本發(fā)明屬于三相PWM逆變方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，具體涉及一種降低平均開關(guān)速率的三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法。

背景技術(shù)：

三相電流型PWM并網(wǎng)逆變器的常用控制方式中，6個(gè)開關(guān)中保持有3個(gè)同時(shí)處于PWM開關(guān)狀態(tài)下，需要考慮驅(qū)動(dòng)信號的“疊流時(shí)間”，平均開關(guān)速率較高，使得開關(guān)損耗較大，影響逆變器的轉(zhuǎn)換效率。

為了與直流電源進(jìn)行電壓匹配或者其它目的，PWM并網(wǎng)逆變器通常會(huì)設(shè)置一個(gè)前置的DC/DC變換器。對于具有前置DC/DC變換器的PWM并網(wǎng)逆變器，需要配合使用一套控制方法，從而實(shí)現(xiàn)有效降低平均開關(guān)速率，進(jìn)而降低開關(guān)損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，能提高PWM并網(wǎng)逆變器的變換效率并簡化控制方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

對DC/DC變換器采用針對直流輸出電流Id的閉環(huán)控制，使直流母線電流Id以6倍電網(wǎng)頻率脈動(dòng)，Id的脈動(dòng)谷點(diǎn)值為峰點(diǎn)值的且與網(wǎng)側(cè)電壓保持同步相位關(guān)系；對電流型PWM逆變器采用開環(huán)控制，且不用考慮PWM信號的疊流時(shí)間；每個(gè)PWM開關(guān)周期內(nèi)都對1個(gè)且僅對1個(gè)開關(guān)進(jìn)行開關(guān)控制，其余5個(gè)開關(guān)分別處于常通、控制導(dǎo)通或者常斷狀態(tài)；

具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、對三相網(wǎng)側(cè)電壓UA、UB和UC進(jìn)行相位鎖定，通過鎖相得到與網(wǎng)側(cè)電壓相同步的t1～t12時(shí)間區(qū)間同步節(jié)拍：t1區(qū)間位于UA正半周過零后的開始30°電角度期間，t2～t12依次排列各占30°電角度；

步驟2、經(jīng)步驟1后，前置DC/DC變換器采用電流閉環(huán)控制方式，使直流母線電流Id以6倍電網(wǎng)頻率脈動(dòng)，且與網(wǎng)側(cè)電壓保持同步相位關(guān)系，Id的脈動(dòng)谷點(diǎn)值為峰點(diǎn)值的相鄰兩個(gè)谷點(diǎn)間的波形為余弦函數(shù)在±π/6之間的形狀；

步驟3、待步驟1和步驟2完成后，構(gòu)造出三角載波信號Ut，三角載波信號Ut的谷點(diǎn)值為0，峰點(diǎn)值為1，三角載波Ut的頻率fc>>50Hz；

步驟4、經(jīng)步驟3后，構(gòu)造M1～M6共六個(gè)調(diào)制信號；

步驟5、待步驟4完成后，將6個(gè)調(diào)制信號M1～M6分別與三角載波信號Ut相比較生成對應(yīng)T1～T6的6個(gè)控制信號：當(dāng)調(diào)制信號Mi大于三角載波信號時(shí)對應(yīng)的第i個(gè)控制信號為1對應(yīng)的Ti導(dǎo)通；反之第i個(gè)控制信號為0，對應(yīng)的Ti關(guān)斷，i＝1～6。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

在步驟4中：

六個(gè)調(diào)制信號M1～M6，分別對應(yīng)于六個(gè)開關(guān)管T1～T6；

M1～M6這六個(gè)調(diào)制信號是開環(huán)生成的，僅須與網(wǎng)側(cè)電壓保持同步關(guān)系；

在t1時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝1，T5控制導(dǎo)通但其電流由T1的通斷決定；T1開關(guān)的調(diào)制信號M5近似為一直線，在t1區(qū)間的起點(diǎn)為M1＝0，在t1時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M1＝0.5；即在t1區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T5，隨后T5的電流線性減小，T1的電流線性增大，在t1區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T5和T1；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝1，T6保持導(dǎo)通；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t2時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M3＝0，T3保持關(guān)斷；M1＝1，T1控制導(dǎo)通但其電流由T5的通斷決定；T5開關(guān)的調(diào)制信號M1近似為一直線，在t2區(qū)間的起點(diǎn)為M5＝0.5，在t2時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M1＝0；即在t2區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T1和T5，隨后T1的電流線性增大，T5的電流線性減小，在t2區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T1；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝1，T6保持導(dǎo)通；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t3時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝1，T6控制導(dǎo)通但其電流由T2的通斷決定；T2開關(guān)的調(diào)制信號M2近似為一直線，在t3區(qū)間的起點(diǎn)為M2＝0，在t3時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M2＝0.5；即在t3區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T6，隨后T6的電流線性減小，T2的電流線性增大，在t3區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T6和T2；M1＝1，T1保持導(dǎo)通；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝0，T5保持關(guān)斷；M3＝M5＝0，T3和T5保持關(guān)斷；M1＝1，T1保持導(dǎo)通；

在t4時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M4＝0，T4保持關(guān)斷；M2＝1，T2控制導(dǎo)通但其電流由T6的通斷決定；T6開關(guān)的調(diào)制信號M6近似為一直線，在t4區(qū)間的起點(diǎn)為M6＝0.5，在t4時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M6＝0；即在t4區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T2和T6，隨后T2的電流線性增大，T6的電流線性減小，在t4區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T2；M1＝1，T1保持導(dǎo)通；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝0，T5保持關(guān)斷；

在t5時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M5＝0，T5保持關(guān)斷；M1＝1，T1控制導(dǎo)通但其電流由T3的通斷決定；T3開關(guān)的調(diào)制信號M3近似為一直線，在t5區(qū)間的起點(diǎn)為M3＝0，在t5時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M3＝0.5；即在t5區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T1，隨后T1的電流線性減小，T3的電流線性增大，在t5區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T1和T3；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝1，T2保持導(dǎo)通；

在t6時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M5＝0，T5保持關(guān)斷；M3＝1，T3控制導(dǎo)通但其電流由T1的通斷決定；T1開關(guān)的調(diào)制信號M1近似為一直線，在t6區(qū)間的起點(diǎn)為M1＝0.5，在t6時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M1＝0；即在t6區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T3和T1，隨后T3的電流線性增大，T1的電流線性減小，在t6區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T3；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝1，T2保持導(dǎo)通；

在t7時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝1，T2控制導(dǎo)通但其電流由T4的通斷決定；T4開關(guān)的調(diào)制信號M4近似為一直線，在t7區(qū)間的起點(diǎn)為M4＝0，在t7時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M4＝0.5；即在t7區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T2，隨后T2的電流線性減小，T4的電流線性增大，在t7區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T2和T4；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝1，T3保持導(dǎo)通；M5＝0，T5保持關(guān)斷；

在t8時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M6＝0，T6保持關(guān)斷；M4＝1，T4控制導(dǎo)通但其電流由T2的通斷決定；T2開關(guān)的調(diào)制信號M2近似為一直線，在t8區(qū)間的起點(diǎn)為M2＝0.5，在t8時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M2＝0；即在t8區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T4和T2，隨后T4的電流線性增大，T2的電流線性減小，在t8區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T4；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝1，T3保持導(dǎo)通；M5＝0，T5保持關(guān)斷；

在t9時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝1，T3控制導(dǎo)通但其電流由T5的通斷決定；T5開關(guān)的調(diào)制信號M5近似為一直線，在t9區(qū)間的起點(diǎn)為M5＝0，在t9時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M5＝0.5；即在t9區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T3，隨后T3的電流線性減小，T5的電流線性增大，在t9區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T3和T5；M4＝1，T4保持導(dǎo)通；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t10時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M1＝0，T1保持關(guān)斷；M5＝1，T5控制導(dǎo)通但其電流由T3的通斷決定；T3開關(guān)的調(diào)制信號M3近似為一直線，在t10區(qū)間的起點(diǎn)為M3＝0.5，在t10時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M3＝0；即在t10區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T5和T3，隨后T5的電流線性增大，T3的電流線性減小，在t10區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T5；M4＝1，T4保持導(dǎo)通；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t11時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M2＝0，T2保持關(guān)斷；M4＝1，T4控制導(dǎo)通但其電流由T6的通斷決定；T6開關(guān)的調(diào)制信號M6近似為一直線，在t11區(qū)間的起點(diǎn)為M6＝0，在t11時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M4＝0.5；即在t11區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T4，隨后T4的電流線性減小，T6的電流線性增大，在t11區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T4和T6；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝1，T5保持導(dǎo)通；

在t12時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M2＝0，T2保持關(guān)斷；M6＝1，T6控制導(dǎo)通但其電流由T4的通斷決定；T4開關(guān)的調(diào)制信號M4近似為一直線，在t12區(qū)間的起點(diǎn)為M4＝0.5，在t12時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M4＝0；即在t12區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T6和T4，隨后T6的電流線性增大，T4的電流線性減小，在t12區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T6；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝1，T5保持導(dǎo)通；

M1～M6這6個(gè)調(diào)制信號的特點(diǎn)是：M1、M3和M5分別對應(yīng)在UA、UB和UC的負(fù)半周為0分別對應(yīng)T1、T3和T5關(guān)斷；M4、M6和M2分別在UA、UB和UC的正半周為0，分別對應(yīng)T4、T6和T2關(guān)斷；M1、M3和M5分別在UA、UB和UC正半周的6個(gè)30°區(qū)間為>0；M4、M6和M2分別在UA、UB和UC負(fù)半周的6個(gè)30°區(qū)間為>0；M1～M6這6個(gè)調(diào)制信號各有連續(xù)6個(gè)時(shí)間區(qū)間為>0，每個(gè)調(diào)制信號在其>0的連續(xù)6個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的第2～5等4個(gè)30°區(qū)間均為1；在其第1個(gè)30°區(qū)間調(diào)制信號由0近似線性地上升到0.5，分別對應(yīng)該調(diào)制信號的導(dǎo)通占空比由0％近似線性地上升到50％；在其第6個(gè)30°區(qū)間調(diào)制信號由0.5近似線性地下降到到0，分別對應(yīng)該調(diào)制信號的導(dǎo)通占空比由50％近似線性地下降到0％。

步驟4中涉及到的近似線性地上升或下降，對應(yīng)的準(zhǔn)確關(guān)系式具體如下：

sin(ωt+2π/3)cos(ωt-π/6)，t∈[π/6,π/3]；

在上式中ω為電網(wǎng)電壓角頻率。

在步驟5中：

T1～T6這6個(gè)開關(guān)按照如下規(guī)律工作：

在t1時(shí)間區(qū)間，T1PWM控制，T5控制導(dǎo)通，T3常斷，P點(diǎn)電位受T1控制在UA和UC之間調(diào)制；在t2時(shí)間區(qū)間，T5PWM控制，T1控制導(dǎo)通，T3常斷，P點(diǎn)電位受T1控制在UA和UC之間調(diào)制；在t1和t2時(shí)間區(qū)間，T6常通，T2和T4常斷，Q點(diǎn)電位為UB；

在t1時(shí)間區(qū)間，T1導(dǎo)通時(shí)，IA＝Id，IC＝0，T1關(guān)斷時(shí)，IA＝0，IC＝Id；即Id在T5和T1之間切換，受T1控制；在t2時(shí)間區(qū)間，T5導(dǎo)通時(shí)，IC＝Id，IA＝0，T5關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IA＝Id；即Id在T5和T1之間切換，受T5控制；在t1和t2時(shí)間區(qū)間，T6控常通，T2和T4常斷，IB＝-Id；

在t3時(shí)間區(qū)間，T2PWM控制，T6控制導(dǎo)通，T4常斷，Q點(diǎn)電位受T2控制在UB和UC之間調(diào)制；在t4時(shí)間區(qū)間，T6PWM控制，T2控制導(dǎo)通，T4常斷，Q點(diǎn)電位受T6控制在UB和UC之間調(diào)制；在t3和t4時(shí)間區(qū)間，T1常通，T3和T5常斷，P點(diǎn)電位為UA；

在t3時(shí)間區(qū)間，T2導(dǎo)通時(shí)，IC＝-Id，IB＝0，T2關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IB＝-Id；即Id在T6和T2之間切換，受T2控制；在t4時(shí)間區(qū)間，T6導(dǎo)通時(shí)，IB＝-Id，IC＝0，T6關(guān)斷時(shí)，IB＝0，IC＝-Id；即Id在T6和T2之間切換，受T6控制；在t3和t4時(shí)間區(qū)間，T1常通、T3和T5常斷，IA＝Id；

在t5時(shí)間區(qū)間，T3PWM控制，T1控制導(dǎo)通，T5常斷，P點(diǎn)電位受T3控制在UB和UA之間調(diào)制；在t6時(shí)間區(qū)間，T1PWM控制，T3控制導(dǎo)通，T5常斷，P點(diǎn)電位受T1控制在UB和UA之間調(diào)制；在t5和t6時(shí)間區(qū)間，T2常通，T6和T4常斷，Q點(diǎn)電位為UC；

在t5時(shí)間區(qū)間，T3導(dǎo)通時(shí)，IB＝Id，IA＝0，T3關(guān)斷時(shí)，IB＝0，IA＝Id；即Id在T1和T3之間切換，受T3控制；在t6時(shí)間區(qū)間，T1導(dǎo)通時(shí)，IB＝0，IA＝Id，T1關(guān)斷時(shí)，IB＝Id，IA＝0；即Id在T1和T3之間切換，受T1控制；在t5和t6時(shí)間區(qū)間，T2常通，T6和T4常斷，IC＝-Id；

在t7時(shí)間區(qū)間，T4PWM控制，T2控制導(dǎo)通，T6常斷，Q點(diǎn)電位受T4控制在UC和UA之間調(diào)制；在t8時(shí)間區(qū)間，T2PWM控制，T4控制導(dǎo)通，T6常斷，Q點(diǎn)電位受T2控制在UC和UA之間調(diào)制；在t7和t8時(shí)間區(qū)間，T3常通，T5和T1常斷，P點(diǎn)電位為UB；

在t7時(shí)間區(qū)間，T4導(dǎo)通時(shí)，IA＝-Id，IC＝0，T4關(guān)斷時(shí)，IA＝0，IC＝-Id；即Id在T4和T2之間切換，受T4控制；在t8時(shí)間區(qū)間，T2導(dǎo)通時(shí)，IC＝-Id，IA＝0，T2關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IA＝-Id；即Id在T4和T2之間切換，受T2控制；在t7和t8時(shí)間區(qū)間，T3常通，T5和T1常斷，IB＝Id；

在t9時(shí)間區(qū)間，T5PWM控制，T3控制導(dǎo)通，T1常斷，P點(diǎn)電位受T5控制在UC和UB之間調(diào)制；在t10時(shí)間區(qū)間，T3PWM控制，T5控制導(dǎo)通，T1常斷，P點(diǎn)電位受T3控制在UC和UB之間調(diào)制；在t9和t10時(shí)間區(qū)間，T4常通，T2和T6常斷，Q點(diǎn)電位為UA；

在t9時(shí)間區(qū)間，T5導(dǎo)通時(shí)，IC＝Id，IB＝0，T5關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IB＝Id；即Id在T5和T3之間切換，受T5控制；在t10時(shí)間區(qū)間，T3導(dǎo)通時(shí)，IC＝0，IB＝Id，T3關(guān)斷時(shí)，IC＝Id，IB＝0；即Id在T5和T3之間切換，受T3控制；在t9和t10時(shí)間區(qū)間，T4常通，T2和T6常斷，IA＝-Id；

在t11時(shí)間區(qū)間，T6PWM控制，T4控制導(dǎo)通，T2常斷，Q點(diǎn)電位受T6控制在UA和UB之間調(diào)制；在t12時(shí)間區(qū)間，T4PWM控制，T6控制導(dǎo)通，T2控制常斷，Q點(diǎn)電位受T4控制在UA和UB之間調(diào)制；在t11和t12時(shí)間區(qū)間，T5常通，T3和T1常斷，P點(diǎn)電位為UC；

在t11時(shí)間區(qū)間，T6導(dǎo)通時(shí)，IB＝-Id，IA＝0，T6關(guān)斷時(shí)，IB＝0，IA＝-Id；即Id在T4和T6之間切換，受T6控制；在t12時(shí)間區(qū)間，T4導(dǎo)通時(shí)，IA＝-Id，IB＝0，T4關(guān)斷時(shí)，IA＝0，IB＝-Id；即Id在T4和T6之間切換，受T4控制；在t11和t12時(shí)間區(qū)間，T5常通，T3和T1常斷，IC＝Id。

在步驟5中：

12個(gè)時(shí)間區(qū)間中的任意一個(gè)30°時(shí)間區(qū)間內(nèi)，UA，UB和UC都不改變符號，其中有兩個(gè)同號，一個(gè)異號；

若異號電壓為正，則UA，UB和UC分別對應(yīng)T1，T3或T5常通；若異號電壓為負(fù)，則UA，UB和UC分別對應(yīng)T4，T6或T2常通；

在兩個(gè)同號電壓中，無論正負(fù)總是幅值小者對應(yīng)的開關(guān)處于PWM控制狀態(tài)，幅值大者對應(yīng)的開關(guān)處于控制導(dǎo)通狀態(tài)；幅值小者導(dǎo)通時(shí)幅值大者對應(yīng)的處于控制導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)自然進(jìn)入反向阻斷狀態(tài)，幅值小者關(guān)斷時(shí)幅值大者對應(yīng)的處于控制導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)自然進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)，因此不需要考慮疊流時(shí)間。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，每個(gè)PWM開關(guān)周期內(nèi)都對1個(gè)且僅對1個(gè)開關(guān)進(jìn)行開關(guān)控制，其余5個(gè)開關(guān)處于常通、常斷或控制導(dǎo)通狀態(tài)；在載波信號頻率fc相同的情況下，大幅降低了三相電流型PWM逆變器的平均開關(guān)速率，能減小開關(guān)損耗，提高轉(zhuǎn)換頻率。

(2)在本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法中，“三相電流型PWM并網(wǎng)逆變器”采用開環(huán)控制方式，且無需考慮PWM信號的疊流時(shí)間，控制方法更為簡單。

(3)本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，輸入電壓Ud保持1.57Um不變，與Id的大小無關(guān)。

附圖說明

圖1是主電路拓?fù)洌?/p>

圖2是三相并網(wǎng)電流和電壓與直流母線電流的關(guān)系圖；

圖3是本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法中涉及的PWM開關(guān)模式示意圖；

圖4是本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法中涉及的調(diào)制信號示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法所對應(yīng)的三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器主要電路拓?fù)洌唧w如圖1所示，其電路拓?fù)浞譃閮蓚€(gè)部分：一部分是前置的DC/DC變換器，另一部分是三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器。這兩個(gè)部分均與常用的電路拓?fù)湎嗤?，只是控制方式不同，其控制方式的特點(diǎn)在于：①DC/DC變換器采取輸出電流閉環(huán)控制，使輸出直流母線電流Id以6倍電網(wǎng)頻率脈動(dòng)；Id的脈動(dòng)谷點(diǎn)值為峰點(diǎn)值的相鄰兩個(gè)谷點(diǎn)間的波形為余弦函數(shù)在±π/6之間的形狀；②電流型PWM逆變器在每個(gè)PWM開關(guān)周期內(nèi)都對1個(gè)且僅對1個(gè)開關(guān)進(jìn)行開關(guān)控制，其余5個(gè)開關(guān)處于常通，常斷或控制導(dǎo)通狀態(tài)；這樣能降低平均開關(guān)速率，整流器能得到更高的轉(zhuǎn)換效率。控制器只需考慮與電網(wǎng)電壓的相位同步，采用開環(huán)控制的方法，無需構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，且不需考慮PWM信號的疊流時(shí)間，控制方法更為簡單。

本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法中所采用的電路拓?fù)渑c常用的三相電流型PWM逆變器電路拓?fù)湎嗤鐖D1所示，6個(gè)逆阻型全控開關(guān)組成三相PWM逆變橋，導(dǎo)通方向均為向下，分別記為T1、T2、T3、T4、T5和T6，T1和T4串聯(lián)T1在上，其中點(diǎn)A接電網(wǎng)A相電源UA，T3和T6串聯(lián)T3在上，其中點(diǎn)B接電網(wǎng)B相電源UB，T5和T2串聯(lián)T5在上，其中點(diǎn)C接電網(wǎng)C相電源UC；T1、T3和T5的上端并聯(lián)，記為P；直流電流，記為Id，由P點(diǎn)流入；P點(diǎn)經(jīng)直流側(cè)電感L接DC/DC變換器的輸出“+端”；T4、T6和T2的下端并聯(lián)，記為Q，接DC/DC變換器的輸出“-端”；P、Q之間的電壓記為UPQ；電網(wǎng)A、B、C相電源流入電網(wǎng)的電流分別記為IA、IB、IC；A、B、C三點(diǎn)分別接CA、CB、CC三個(gè)電容，且三個(gè)電容下端相連。

如圖2所示，其中展示了三相并網(wǎng)電流IA、IB和IC的波形；A相電流IA的正半周只能流經(jīng)T1，負(fù)半周只能流經(jīng)T4；B相電流IB的正半周只能流經(jīng)T3，負(fù)半周只能流經(jīng)T6；C相電流IC的正半周只能流經(jīng)T5，負(fù)半周只能流經(jīng)T2。因此，IA、IB和IC的正半周之和就是Id，負(fù)半周之和就是-Id。由于是單位功率因數(shù)并網(wǎng)，所以電壓UA、UB和UC與電流IA、IB和IC分別同相位。

下面的敘述中近似認(rèn)為：

(1)CA、CB和CC三個(gè)電容只是濾除三相電流中的PWM開關(guān)頻率諧波分量，并不影響其低頻分量；

(2)從A相電壓的正半周過零點(diǎn)起的一個(gè)工頻周期依次分為12個(gè)等分時(shí)間區(qū)間，依次記為t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10、t11和t12，每個(gè)區(qū)間為30°，具體如圖2～圖4所示。

本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，對DC/DC變換器采用針對直流輸出電流Id的閉環(huán)控制，使直流母線電流Id以6倍電網(wǎng)頻率脈動(dòng)，Id的脈動(dòng)谷點(diǎn)值為峰點(diǎn)值的且與網(wǎng)側(cè)電壓保持同步相位關(guān)系；對電流型PWM逆變器采用開環(huán)控制，且不用考慮PWM信號的疊流時(shí)間，控制方法實(shí)現(xiàn)更為簡單；每個(gè)PWM開關(guān)周期內(nèi)都對1個(gè)且僅對1個(gè)開關(guān)進(jìn)行開關(guān)控制，其余5個(gè)開關(guān)分別處于常通、控制導(dǎo)通或者常斷狀態(tài)；

具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、對三相網(wǎng)側(cè)電壓UA、UB和UC進(jìn)行相位鎖定，鎖相的方法是任何一種已知的鎖相方法(如：過零點(diǎn)檢測法)，通過鎖相得到與網(wǎng)側(cè)電壓相同步的t1～t12時(shí)間區(qū)間同步節(jié)拍，如圖2、圖3及圖4所示：t1區(qū)間位于UA正半周過零后的開始30°電角度期間，t2～t12依次排列各占30°電角度。

步驟2、經(jīng)步驟1后，前置DC/DC變換器采用電流閉環(huán)控制方式，使直流母線電流Id成為如圖2所示的波形形狀，且與電網(wǎng)電壓保持如圖2所示的相位關(guān)系。

其中，直流母線電流Id以6倍電網(wǎng)頻率脈動(dòng)；Id的脈動(dòng)谷點(diǎn)值為峰點(diǎn)值的倍，相鄰兩個(gè)谷點(diǎn)間的波形為余弦函數(shù)在±π/6之間的形狀。

步驟3、待步驟1和步驟2完成后，構(gòu)造出三角載波信號Ut，如圖4所示；三角載波信號Ut的谷點(diǎn)值為0，峰點(diǎn)值為(標(biāo)幺化的)1，三角載波Ut的頻率fc>>50Hz。

步驟4、經(jīng)步驟3后，構(gòu)造M1～M6共六個(gè)調(diào)制信號，具體方法如下：

其中，六個(gè)調(diào)制信號M1～M6，分別對應(yīng)于六個(gè)開關(guān)管T1～T6，均如圖4所示；

M1～M6這六個(gè)調(diào)制信號是開環(huán)生成的，僅須與網(wǎng)側(cè)電壓保持同步關(guān)系；

在t1時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝1，T5控制導(dǎo)通但其電流由T1的通斷決定；T1開關(guān)的調(diào)制信號M5近似為一直線，在t1區(qū)間的起點(diǎn)為M1＝0，在t1時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M1＝0.5；即在t1區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T5，隨后T5的電流線性減小，T1的電流線性增大，在t1區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T5和T1；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝1，T6保持導(dǎo)通；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t2時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M3＝0，T3保持關(guān)斷；M1＝1，T1控制導(dǎo)通但其電流由T5的通斷決定；T5開關(guān)的調(diào)制信號M1近似為一直線，在t2區(qū)間的起點(diǎn)為M5＝0.5，在t2時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M1＝0；即在t2區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T1和T5，隨后T1的電流線性增大，T5的電流線性減小，在t2區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T1；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝1，T6保持導(dǎo)通；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t3時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝1，T6控制導(dǎo)通但其電流由T2的通斷決定；T2開關(guān)的調(diào)制信號M2近似為一直線，在t3區(qū)間的起點(diǎn)為M2＝0，在t3時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M2＝0.5；即在t3區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T6，隨后T6的電流線性減小，T2的電流線性增大，在t3區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T6和T2；M1＝1，T1保持導(dǎo)通；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝0，T5保持關(guān)斷；M3＝M5＝0，T3和T5保持關(guān)斷；M1＝1，T1保持導(dǎo)通；

在t4時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M4＝0，T4保持關(guān)斷；M2＝1，T2控制導(dǎo)通但其電流由T6的通斷決定；T6開關(guān)的調(diào)制信號M6近似為一直線，在t4區(qū)間的起點(diǎn)為M6＝0.5，在t4時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M6＝0；即在t4區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T2和T6，隨后T2的電流線性增大，T6的電流線性減小，在t4區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T2；M1＝1，T1保持導(dǎo)通；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝0，T5保持關(guān)斷；

在t5時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M5＝0，T5保持關(guān)斷；M1＝1，T1控制導(dǎo)通但其電流由T3的通斷決定；T3開關(guān)的調(diào)制信號M3近似為一直線，在t5區(qū)間的起點(diǎn)為M3＝0，在t5時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M3＝0.5；即在t5區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T1，隨后T1的電流線性減小，T3的電流線性增大，在t5區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T1和T3；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝1，T2保持導(dǎo)通；

在t6時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M5＝0，T5保持關(guān)斷；M3＝1，T3控制導(dǎo)通但其電流由T1的通斷決定；T1開關(guān)的調(diào)制信號M1近似為一直線，在t6區(qū)間的起點(diǎn)為M1＝0.5，在t6時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M1＝0；即在t6區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T3和T1，隨后T3的電流線性增大，T1的電流線性減小，在t6區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T3；M4＝0，T4保持關(guān)斷；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝1，T2保持導(dǎo)通；

在t7時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝1，T2控制導(dǎo)通但其電流由T4的通斷決定；T4開關(guān)的調(diào)制信號M4近似為一直線，在t7區(qū)間的起點(diǎn)為M4＝0，在t7時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M4＝0.5；即在t7區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T2，隨后T2的電流線性減小，T4的電流線性增大，在t7區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T2和T4；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝1，T3保持導(dǎo)通；M5＝0，T5保持關(guān)斷；

在t8時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M6＝0，T6保持關(guān)斷；M4＝1，T4控制導(dǎo)通但其電流由T2的通斷決定；T2開關(guān)的調(diào)制信號M2近似為一直線，在t8區(qū)間的起點(diǎn)為M2＝0.5，在t8時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M2＝0；即在t8區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T4和T2，隨后T4的電流線性增大，T2的電流線性減小，在t8區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T4；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝1，T3保持導(dǎo)通；M5＝0，T5保持關(guān)斷；

在t9時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝1，T3控制導(dǎo)通但其電流由T5的通斷決定；T5開關(guān)的調(diào)制信號M5近似為一直線，在t9區(qū)間的起點(diǎn)為M5＝0，在t9時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M5＝0.5；即在t9區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T3，隨后T3的電流線性減小，T5的電流線性增大，在t9區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T3和T5；M4＝1，T4保持導(dǎo)通；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t10時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M1＝0，T1保持關(guān)斷；M5＝1，T5控制導(dǎo)通但其電流由T3的通斷決定；T3開關(guān)的調(diào)制信號M3近似為一直線，在t10區(qū)間的起點(diǎn)為M3＝0.5，在t10時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M3＝0；即在t10區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T5和T3，隨后T5的電流線性增大，T3的電流線性減小，在t10區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T5；M4＝1，T4保持導(dǎo)通；M6＝0，T6保持關(guān)斷；M2＝0，T2保持關(guān)斷；

在t11時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M2＝0，T2保持關(guān)斷；M4＝1，T4控制導(dǎo)通但其電流由T6的通斷決定；T6開關(guān)的調(diào)制信號M6近似為一直線，在t11區(qū)間的起點(diǎn)為M6＝0，在t11時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M4＝0.5；即在t11區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id全部流入T4，隨后T4的電流線性減小，T6的電流線性增大，在t11區(qū)間的終點(diǎn)處Id平均分配給T4和T6；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝1，T5保持導(dǎo)通；

在t12時(shí)間區(qū)間內(nèi)，M2＝0，T2保持關(guān)斷；M6＝1，T6控制導(dǎo)通但其電流由T4的通斷決定；T4開關(guān)的調(diào)制信號M4近似為一直線，在t12區(qū)間的起點(diǎn)為M4＝0.5，在t12時(shí)間區(qū)間的終點(diǎn)為M4＝0；即在t12區(qū)間的起點(diǎn)處電流Id平均分配給T6和T4，隨后T6的電流線性增大，T4的電流線性減小，在t12區(qū)間的終點(diǎn)處電流Id全部流入T6；M1＝0，T1保持關(guān)斷；M3＝0，T3保持關(guān)斷；M5＝1，T5保持導(dǎo)通；

M1～M6這6個(gè)調(diào)制信號的特點(diǎn)是：M1、M3和M5分別對應(yīng)在UA、UB和UC的負(fù)半周為0分別對應(yīng)T1、T3和T5關(guān)斷；M4、M6和M2分別在UA、UB和UC的正半周為0，分別對應(yīng)T4、T6和T2關(guān)斷；M1、M3和M5分別在UA、UB和UC正半周的6個(gè)30°區(qū)間為>0；M4、M6和M2分別在UA、UB和UC負(fù)半周的6個(gè)30°區(qū)間為>0；M1～M6這6個(gè)調(diào)制信號各有連續(xù)6個(gè)時(shí)間區(qū)間為>0，每個(gè)調(diào)制信號在其>0的連續(xù)6個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的第2～5等4個(gè)30°區(qū)間均為1；在其第1個(gè)30°區(qū)間調(diào)制信號由0近似線性地上升到0.5，分別對應(yīng)該調(diào)制信號的導(dǎo)通占空比由0％近似線性地上升到50％；在其第6個(gè)30°區(qū)間調(diào)制信號由0.5近似線性地下降到到0，分別對應(yīng)該調(diào)制信號的導(dǎo)通占空比由50％近似線性地下降到0％。

其中所涉及到的近似線性地上升或下降，對應(yīng)的準(zhǔn)確關(guān)系式具體如下：

sin(ωt+2π/3)cos(ωt-π/6)，t∈[π/6,π/3]；

在上式中ω為電網(wǎng)電壓角頻率。

步驟5、待步驟4完成后，將6個(gè)調(diào)制信號M1～M6分別與三角載波信號Ut相比較生成對應(yīng)T1～T6的6個(gè)控制信號：

當(dāng)調(diào)制信號Mi大于三角載波信號時(shí)對應(yīng)的第i個(gè)控制信號為1，對應(yīng)的Ti導(dǎo)通；反之第i個(gè)控制信號為0，對應(yīng)的Ti關(guān)斷，i＝1～6。

在上述的所有步驟中，步驟3、步驟4和步驟5中的控制策略是開環(huán)控制，無需構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。

T1～T6這6個(gè)開關(guān)按照如下規(guī)律工作，如圖3所示：

在t1時(shí)間區(qū)間，T1PWM控制，T5控制導(dǎo)通，T3常斷，P點(diǎn)電位受T1控制在UA和UC之間調(diào)制；在t2時(shí)間區(qū)間，T5PWM控制，T1控制導(dǎo)通，T3常斷，P點(diǎn)電位受T1控制在UA和UC之間調(diào)制；在t1和t2時(shí)間區(qū)間，T6常通，T2和T4常斷，Q點(diǎn)電位為UB；

在t1時(shí)間區(qū)間，T1導(dǎo)通時(shí)，IA＝Id，IC＝0，T1關(guān)斷時(shí)，IA＝0，IC＝Id；即Id在T5和T1之間切換，受T1控制；在t2時(shí)間區(qū)間，T5導(dǎo)通時(shí)，IC＝Id，IA＝0，T5關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IA＝Id；即Id在T5和T1之間切換，受T5控制；在t1和t2時(shí)間區(qū)間，T6控常通，T2和T4常斷，IB＝-Id；

在t3時(shí)間區(qū)間，T2PWM控制，T6控制導(dǎo)通，T4常斷，Q點(diǎn)電位受T2控制在UB和UC之間調(diào)制；在t4時(shí)間區(qū)間，T6PWM控制，T2控制導(dǎo)通，T4常斷，Q點(diǎn)電位受T6控制在UB和UC之間調(diào)制；在t3和t4時(shí)間區(qū)間，T1常通，T3和T5常斷，P點(diǎn)電位為UA；

在t3時(shí)間區(qū)間，T2導(dǎo)通時(shí)，IC＝-Id，IB＝0，T2關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IB＝-Id；即Id在T6和T2之間切換，受T2控制；在t4時(shí)間區(qū)間，T6導(dǎo)通時(shí)，IB＝-Id，IC＝0，T6關(guān)斷時(shí)，IB＝0，IC＝-Id；即Id在T6和T2之間切換，受T6控制；在t3和t4時(shí)間區(qū)間，T1常通、T3和T5常斷，IA＝Id；

在t5時(shí)間區(qū)間，T3PWM控制，T1控制導(dǎo)通，T5常斷，P點(diǎn)電位受T3控制在UB和UA之間調(diào)制；在t6時(shí)間區(qū)間，T1PWM控制，T3控制導(dǎo)通，T5常斷，P點(diǎn)電位受T1控制在UB和UA之間調(diào)制；在t5和t6時(shí)間區(qū)間，T2常通，T6和T4常斷，Q點(diǎn)電位為UC；

在t5時(shí)間區(qū)間，T3導(dǎo)通時(shí)，IB＝Id，IA＝0，T3關(guān)斷時(shí)，IB＝0，IA＝Id；即Id在T1和T3之間切換，受T3控制；在t6時(shí)間區(qū)間，T1導(dǎo)通時(shí)，IB＝0，IA＝Id，T1關(guān)斷時(shí)，IB＝Id，IA＝0；即Id在T1和T3之間切換，受T1控制；在t5和t6時(shí)間區(qū)間，T2常通，T6和T4常斷，IC＝-Id；

在t7時(shí)間區(qū)間，T4PWM控制，T2控制導(dǎo)通，T6常斷，Q點(diǎn)電位受T4控制在UC和UA之間調(diào)制；在t8時(shí)間區(qū)間，T2PWM控制，T4控制導(dǎo)通，T6常斷，Q點(diǎn)電位受T2控制在UC和UA之間調(diào)制；在t7和t8時(shí)間區(qū)間，T3常通，T5和T1常斷，P點(diǎn)電位為UB；

在t7時(shí)間區(qū)間，T4導(dǎo)通時(shí)，IA＝-Id，IC＝0，T4關(guān)斷時(shí)，IA＝0，IC＝-Id；即Id在T4和T2之間切換，受T4控制；在t8時(shí)間區(qū)間，T2導(dǎo)通時(shí)，IC＝-Id，IA＝0，T2關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IA＝-Id；即Id在T4和T2之間切換，受T2控制；在t7和t8時(shí)間區(qū)間，T3常通，T5和T1常斷，IB＝Id；

在t9時(shí)間區(qū)間，T5PWM控制，T3控制導(dǎo)通，T1常斷，P點(diǎn)電位受T5控制在UC和UB之間調(diào)制；在t10時(shí)間區(qū)間，T3PWM控制，T5控制導(dǎo)通，T1常斷，P點(diǎn)電位受T3控制在UC和UB之間調(diào)制；在t9和t10時(shí)間區(qū)間，T4常通，T2和T6常斷，Q點(diǎn)電位為UA；

在t9時(shí)間區(qū)間，T5導(dǎo)通時(shí)，IC＝Id，IB＝0，T5關(guān)斷時(shí)，IC＝0，IB＝Id；即Id在T5和T3之間切換，受T5控制；在t10時(shí)間區(qū)間，T3導(dǎo)通時(shí)，IC＝0，IB＝Id，T3關(guān)斷時(shí)，IC＝Id，IB＝0；即Id在T5和T3之間切換，受T3控制；在t9和t10時(shí)間區(qū)間，T4常通，T2和T6常斷，IA＝-Id；

在t11時(shí)間區(qū)間，T6PWM控制，T4控制導(dǎo)通，T2常斷，Q點(diǎn)電位受T6控制在UA和UB之間調(diào)制；在t12時(shí)間區(qū)間，T4PWM控制，T6控制導(dǎo)通，T2控制常斷，Q點(diǎn)電位受T4控制在UA和UB之間調(diào)制；在t11和t12時(shí)間區(qū)間，T5常通，T3和T1常斷，P點(diǎn)電位為UC；

在t11時(shí)間區(qū)間，T6導(dǎo)通時(shí)，IB＝-Id，IA＝0，T6關(guān)斷時(shí)，IB＝0，IA＝-Id；即Id在T4和T6之間切換，受T6控制；在t12時(shí)間區(qū)間，T4導(dǎo)通時(shí)，IA＝-Id，IB＝0，T4關(guān)斷時(shí)，IA＝0，IB＝-Id；即Id在T4和T6之間切換，受T4控制；在t11和t12時(shí)間區(qū)間，T5常通，T3和T1常斷，IC＝Id。

在這12個(gè)時(shí)間區(qū)間中的任意一個(gè)30°時(shí)間區(qū)間內(nèi)，UA，UB和UC都不改變符號，其中有兩個(gè)同號，一個(gè)異號；

若異號電壓為正，則UA，UB和UC分別對應(yīng)T1，T3或T5常通；

若異號電壓為負(fù)，則UA，UB和UC分別對應(yīng)T4，T6或T2常通；

在兩個(gè)同號電壓中，無論正負(fù)總是幅值小者對應(yīng)的開關(guān)處于PWM控制狀態(tài)，幅值大者對應(yīng)的開關(guān)處于控制導(dǎo)通狀態(tài)；幅值小者導(dǎo)通時(shí)幅值大者對應(yīng)的處于控制導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)自然進(jìn)入反向阻斷狀態(tài)，幅值小者關(guān)斷時(shí)幅值大者對應(yīng)的處于控制導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)自然進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)，因此不需要考慮疊流時(shí)間。

本發(fā)明三相電流型單位功率因數(shù)PWM并網(wǎng)逆變器控制方法，能提高PWM并網(wǎng)逆變器的變換效率并簡化控制方法。