一種實現(xiàn)變頻器同步調(diào)制中相位同步的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大功率變頻器的控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種實現(xiàn)變頻器同步調(diào) 制中相位同步的方法。實現(xiàn)同步調(diào)制中相位同步，可以保證變頻器輸出電壓、電流波形更加 對稱，諧波更小。
【背景技術(shù)】
[0002] 在大功率變頻器中，特別是大功率整流器中，由于功率大，功率器件的損耗很大， 所以載波頻率比較低，一般發(fā)波采用同步調(diào)制的方法。
[0003] 為了使輸出的電壓電流波形對稱，諧波小，一般載波頻率為3的整數(shù)倍。以大功率 整流器為例，電網(wǎng)基波頻率為50Hz，載波頻率選為600Hz，載波比為12。載波頻率為3的整數(shù) 倍，輸出波形對稱。理想條件下，采用SVPTO1發(fā)波方式，每個360°的采樣周期內(nèi)有12個采樣 點，每30°-個點。如果SVPWM輸出的矢量初始角度為0°，輸出的12個矢量依次是0°、30°、 60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°，如果相位保持不變，則在每個周期 輸出的矢量角度都不變，都是這12個矢量角度。
[0004] 在控制系統(tǒng)中為了使波形對稱，我們希望每個周期輸出的矢量角度相同，即達(dá)到 相位同步，但是有一些原因使相位不能同步，輸出的矢量角度不斷變化。第一個原因是電網(wǎng) 諧波、干擾等會使矢量角度突變，不是按30°-個矢量輸出，例如前一個矢量角度為30°，而 當(dāng)前矢量變?yōu)榱?120°，發(fā)生大的跳變。另一個原因載波的周期為1.666mS，變頻器的控制系 統(tǒng)是用DSP等微處理器控制的，載波的輸出采用定時器定時的方式輸出。由于微處理器的定 時精度有限，輸出的載波頻率不是正好600HZ，例如為598Hz，在一個基波周期中相位移動都 達(dá)不到1°或者更小，但是這個誤差是不斷累積的，導(dǎo)致相位不斷的往一個方向移動，無法做 到相位同步。而控制系統(tǒng)希望在每個基波周期，都在相同的角度附近，會有誤差，但誤差不 會累積，達(dá)到相位同步。
[0005] 為解決以上問題，提出了一種同步調(diào)制中，達(dá)到相位同步的方法，即使由于諧波等 原因?qū)е孪辔煌蛔兒?，也會通過控制逐漸回到原來預(yù)設(shè)的初始相位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提出一種實現(xiàn)變頻器同步調(diào)制中相位同步的方法，應(yīng)用于NPC 型三電平變頻器控制系統(tǒng)的同步調(diào)制過程中，實現(xiàn)相位同步。應(yīng)用該方法，可以保證輸出的 電壓電流波形對稱，使諧波含量更小，并且可以實現(xiàn)一個周期內(nèi)的定點采樣，避免了因 DSP 定時器的精度限制，引起的誤差累積，使誤差越來越大。
[0007] 本發(fā)明通過在SVPWM同步調(diào)制中引入一個P調(diào)節(jié)器，每個周期微調(diào)計數(shù)器的值，來 實現(xiàn)同步調(diào)制中相位同步，可以保證變頻器輸出電壓、電流波形更加對稱，諧波更小。具體 包括如下步驟：
[0008] (1)、相位同步算法的理想設(shè)定環(huán)節(jié)
[0009]通過選定每個周期的初始采樣相角，得到6個扇區(qū)個數(shù)確定，位置固定的采樣相 角，形成理想中的相位同步相角；
[0010] (2)、對每個周期內(nèi)采樣點處信號處理得到實際相角信號環(huán)節(jié)
[0011] 通過把得到的該采樣點處的相角值與30°取模，換算到第一扇區(qū)的15°附近，得到 實際相角信號；
[0012] (3)、實際相角信號與15°理想角度信號的比較環(huán)節(jié)
[0013]由15°理想相角信號減去實際相角信號，得到相角偏差信號；
[0014] (4)、根據(jù)角度偏差信號做比例控制環(huán)節(jié)
[0015]通過合理設(shè)定角度偏差信號的比例控制器的大?。? < p < 4)，可以設(shè)定相角修正 的快慢；
[0016] (5)、對計數(shù)器修正信號做限幅取整環(huán)節(jié)
[0017]通過對比例控制器的輸出信號做限幅取整，得到只有_1，0，+ 1等三個計數(shù)器修正 信號；
[0018] (6)、疊加修正信號生成實際計數(shù)器信號環(huán)節(jié)
[0019] 通過把計數(shù)器修正信號與理想計數(shù)器信號No疊加，生成實際的計數(shù)器信號。
[0020] 600Hz的載波頻率，在每個周期內(nèi)有12個采樣點。如果第一個采樣點定為15°，接下 來的每個采樣點逐點加30°，然后將每個扇區(qū)的采樣點經(jīng)過換算(與30°取模)均可以換算至 第一扇區(qū)的15°左右。如果在采樣點為15° (θ〇)時的計數(shù)器計數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)值No。然后，把每 個周期內(nèi)的每個采樣點處計算得到的角度換算至第一扇區(qū)15°附近(存在誤差），記為0 f。此 時，把θ〇與ΘΗ故偏差得到Δ Θ，經(jīng)過對Δ Θ進(jìn)行處理對No做修正，得到修正后的計數(shù)器計數(shù)信 號N〇
[0021]在變頻器的同步調(diào)制算法中，為了使輸出的電壓電流波形對稱，諧波小，一般載波 頻率為3的整數(shù)倍，以600Hz為例。那么采樣周期為：= ，即Ts本身就存在舍入誤 60U 3 差。由于SVPWM調(diào)制采用七段式發(fā)波方式，即Ts還要分7段。~切，通過定時器控制逐段發(fā)波。 同樣在劃分7段時間時又存在著時間的舍入誤差。同時，再考慮到定時器本身的精度問題， 存在這一個系統(tǒng)精度誤差。如果放任不做處理，這些時間誤差會隨著控制系統(tǒng)的運行，逐漸 累加，將無法保持參考矢量的相位在每個采樣周期內(nèi)都固定在特定的相角度，即無法實現(xiàn) 相位同步。
[0022]如此，在每個周期的每個采樣點都對計算得出的相角信號進(jìn)行修正，即可以保證 每個周期內(nèi)的每個采樣點均可以在特定相角采樣，從而實現(xiàn)相角同步。
【附圖說明】
[0023]圖1為NPC型三電平變頻器整流側(cè)的簡單雙閉環(huán)控制系統(tǒng)圖，其中，輸入給PWM發(fā)波 模塊的參考電壓矢量幅值和相角是由整流側(cè)的電流內(nèi)環(huán)給定的（由DSP軟件實現(xiàn)）； [0024]圖2為基波頻率為50Hz、載波頻率為600Hz時，采用該相位同步調(diào)制方法的一個周 期內(nèi)的12個采樣點(初始采樣點為15°)圖。
[0025]圖3為通過每次采樣點處的角度偏差（均轉(zhuǎn)換到第一象限處理），對計數(shù)器的計數(shù) 個數(shù)No進(jìn)行修正圖。
【具體實施方式】
[0026] 圖1~圖3為本發(fā)明的一種【具體實施方式】。
[0027] 如圖1所示，在整流側(cè)的雙閉環(huán)回路里面，電壓外環(huán)負(fù)責(zé)維持輸出的直流母線電壓 保持在給定值。電流內(nèi)環(huán)負(fù)責(zé)計算參考電壓矢量的幅值和相角，并輸出給SVPWM發(fā)波模塊， 產(chǎn)生12路PWM信號。
[0028]在圖2中，是以基波頻率為50Hz，載波頻率為600Hz，初始采樣點在15°情況下的12 個采樣點在6個扇區(qū)里的相角位置。此相角為理想的相位同步情況下的位置，但是考慮到每 周期每個采樣點下，產(chǎn)生的固定的計算誤差和計數(shù)器的精度誤差，若不做相位同步處理，這 些理想的相角會逐漸旋轉(zhuǎn)偏移，隨時間累積，偏移量會越來越大，將無法保持相位同步，弓丨 入諧波。
[0029] 通過在圖3中引入相位同步處理方法，在每個采樣點處，把采樣角度與30°取模，換 算到第一扇區(qū)，再和15°理想相角比較，得到相角偏差信號ΔΘ。相角偏差ΔΘ經(jīng)一個P控制 器，輸入到一個限幅取整環(huán)節(jié)，形成計數(shù)器修正信號AN。該修正信號根據(jù)相角偏差ΔΘ的取 值不同，經(jīng)過限幅取整后，只能取值-1，〇，+1三個值。
[0030] ΔΝ修正信號與標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器計數(shù)值信號No疊加，形成實際計數(shù)器信號。從而保證了 所產(chǎn)生的實際計數(shù)器信號在每個采樣點處都得到修正，而不會隨著誤差累積，因此實現(xiàn)了 每個周期每個采樣點處的相位同步。
【主權(quán)項】
1. 一種實現(xiàn)變頻器同步調(diào)制中相位同步的方法，其特征在于，通過在SVPWM同步調(diào)制中 引入一個P調(diào)節(jié)器，每個周期微調(diào)計數(shù)器的值，來實現(xiàn)同步調(diào)制中相位同步;具體包括如下 步驟： (1 )、相位同步算法的理想設(shè)定環(huán)節(jié) 通過選定每個周期的初始采樣相角，得到6個扇區(qū)個數(shù)確定，位置固定的采樣相角，形 成理想中的相位同步相角； (2) 、對每個周期內(nèi)采樣點處信號處理得到實際相角信號環(huán)節(jié) 通過把得到的該采樣點處的相角值與30°取模，換算到第一扇區(qū)的15°附近，得到實際 相角信號； (3) 、實際相角信號與15°理想角度信號的比較環(huán)節(jié) 由15°理想相角信號減去實際相角信號，得到相角偏差信號； (4) 、根據(jù)角度偏差信號做比例控制環(huán)節(jié) 通過設(shè)定角度偏差信號的比例控制器的大小2 < p < 4,設(shè)定相角修正的快慢； (5) 、對計數(shù)器修正信號做限幅取整環(huán)節(jié) 通過對比例控制器的輸出信號做限幅取整，得到只有_1，〇，+1三個計數(shù)器修正信號； (6) 、疊加修正信號生成實際計數(shù)器信號環(huán)節(jié) 通過把計數(shù)器修正信號與理想計數(shù)器信號No疊加，生成實際的計數(shù)器信號。
【專利摘要】一種實現(xiàn)變頻器同步調(diào)制中相位同步的方法，屬于大功率變頻器的控制領(lǐng)域。通過在SVPWM同步調(diào)制中引入一個P調(diào)節(jié)器，每個周期微調(diào)計數(shù)器的值，來實現(xiàn)同步調(diào)制中相位同步，可以保證變頻器輸出電壓、電流波形更加對稱，諧波更小。
【IPC分類】H02M1/12, H02M1/088
【公開號】CN105515348
【申請?zhí)枴緾N201510859880
【發(fā)明人】石志學(xué), 羅曉飛, 金傳付, 宋克儉, 路尚書, 張云貴
【申請人】冶金自動化研究設(shè)計院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月30日