东北电力大学王汝田获国家专利权
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龙图腾网获悉东北电力大学申请的专利紧凑型准Z源双输出逆变器及其载波PWM调制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117811395B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311588851.8,技术领域涉及:H02M7/487;该发明授权紧凑型准Z源双输出逆变器及其载波PWM调制方法是由王汝田;王皓;张世语;王秀云;陈志忠;刘闯;郭东波;王跨设计研发完成,并于2023-11-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本紧凑型准Z源双输出逆变器及其载波PWM调制方法在说明书摘要公布了:本发明一种紧凑型准Z源双输出逆变器及其载波PWM调制方法,属于电力电子变换装置技术领域;包括2个依次连接的直流输入电源,2个对称的准Z源网络,18个开关模块,每相桥臂的两个输出端各带一组三相阻感负载。并针对所提出的逆变器给出注入三次谐波并加入直流偏移量和直流脉动量的载波PWM调制方法,利用两组注入三次谐波并加入直流偏移量和直流脉动量的调制波分别与同相层叠载波相比较,根据开关状态和比较结果,推导出生成各个开关模块驱动信号的逻辑运算,使直流输入电压可实现单级的升压并经过逆变电路输出两组相位、幅值皆可调的三相交流电压,并提高了逆变器的直流电压利用率以及降低了输出的谐波畸变率。
本发明授权紧凑型准Z源双输出逆变器及其载波PWM调制方法在权利要求书中公布了:1.一种紧凑型准Z源双输出逆变器的载波PWM调制方法,其特征在于,在调制波中注入三次谐波并加入直流偏移量和直流脉动量,并针对紧凑型准Z源双输出逆变器的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂的6种常规的开关状态和2种加入准Z源直通的开关状态,使用两组注入三次谐波并加入直流偏移量和直流脉动量的调制波分别与同相层叠载波相比较,并根据开关状态和比较结果,推导出生成各个开关模块驱动信号的逻辑运算; 包括以下步骤: 步骤一:所述紧凑型准Z源双输出逆变器每相桥臂上同相上输出端电位与下输出端电位之间均存在约束关系,且相同,对于所述A相桥臂,上输出端电位Va1≥下输出端电位Va2; 设置紧凑型准Z源双输出逆变器A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂均相同的开关模块数量和合理开关状态,每相桥臂均有6个开关模块和8种合理开关状态,对于所述A相桥臂: 开关状态1:开关模块S1a、开关模块S2a、开关模块S3a、开关模块S5a导通,此时,上输出端电位Va1为Udc2,下输出端电位Va2为Udc2; 开关状态2:开关模块S1a、开关模块S3a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为Udc2,下输出端电位Va2为0; 开关状态3:开关模块S1a、开关模块S4a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为Udc2,下输出端电位Va2为-Udc2; 开关状态4:开关模块S2a、开关模块S3a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为0,下输出端电位Va2为0; 开关状态5:开关模块S2a、开关模块S4a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为0,下输出端电位Va2为-Udc2; 开关状态6:开关模块S2a、开关模块S3a、开关模块S4a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为-Udc2,下输出端电位Va2为-Udc2; 开关状态7:开关模块S1a、开关模块S3a、开关模块S4a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为Udc2,下输出端电位Va2为0; 开关状态8:开关模块S1a、开关模块S2a、开关模块S4a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,此时,上输出端电位Va1为0,下输出端电位Va2为-Udc2; 所述B相桥臂开关状态、所述C相桥臂开关状态与所述A相桥臂开关状态同理; 步骤二:对于上侧准Z源网络,处于直通状态时,开关模块S1a、开关模块S2a、开关模块S3a、开关模块S4a导通,二极管D1承受反向电压关断,电源Vdc1和电容CU1对电感L1充电,电容CU2对电感L2充电;处于非直通状态时,二极管D1导通,电源Vdc1和电感L1、L2给电容CU1、CU2充电,并向负载供能;对于下侧准Z源网络,处于直通状态时,开关模块S3a、开关模块S4a、开关模块S5a、开关模块S6a导通,二极管D2承受反向电压关断,电源Vdc2和电容CL2对电感L3充电,电容CL1对电感L4充电;处于非直通状态时,二极管D2导通,电源Vdc2和电感L3、L4给电容CL1、CL2充电,并向负载供能;上侧准Z源网络处于直通状态时,下侧准Z源网络处于非直通状态;下侧准Z源网络处于直通状态时,上侧准Z源网络处于非直通状态; 步骤三:采用注入三次谐波并加入直流偏移量和直流脉动量的载波PWM调制,使用两条三角载波uc1和uc2,采用同相层叠方式,即两条三角载波uc1、uc2的相位相同,频率相同,且uc1的变化范围为0~1,uc2的变化范围为-1~0; 步骤四:定义两组交流输出A相与B相之间线电压幅值分别为UA1B1、UA2B2,交流输出A相与B相之间线电压幅值UA1B1、UA2B2与两组正弦调制波的调制度m1、m2的关系为: 步骤五:生成各个开关模块驱动信号的逻辑运算;驱动信号值为1,表示该开关模块开通;驱动信号的值为0,表示该开关模块关断; 将第一组调制波ux1与载波uc1比较,根据比较结果,生成信号e1: 将第一组调制波ux1与载波uc2比较,根据比较结果,生成信号e2: 将第二组调制波ux2与载波uc1比较,根据比较结果,生成信号e3: 将第二组调制波ux2与载波uc2比较,根据比较结果,生成信号e4: 由信号e1和信号e2生成信号e5: 其中,是表示对u做逻辑非运算,符号“”表示逻辑与运算; 由信号e3和信号e4生成信号e6: 将直流脉动量VU与载波uc1,根据比较结果,生成信号e7: 将直流脉动量VL与载波uc2,根据比较结果,生成信号e8: 根据所述信号e1~e8和紧凑型准Z源双输出逆变器的8种合理开关状态,分析每相桥臂6个开关模块S1x~S6x的驱动信号s1x~s6x,其中x∈{a,b,c}: 在上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为Udc2;上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2时,开关模块S1x导通,开关模块S1x的驱动信号s1x表达式为: s1x=e1∨e2e9 符号“∨”表示逻辑或运算,符号“”表示逻辑与运算; 在上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为Udc2;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为-Udc2;上输出端电位Vx1为-Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2时,开关模块S2x导通,开关模块S2x的驱动信号s2x表达式为: 是表示对u做逻辑非运算; 在上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为Udc2;上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为-Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2时,开关模块S3x导通,开关模块S3x的驱动信号s3x表达式为: 在上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为-Udc2;上输出端电位Vx1为-Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2时,开关模块S4x导通,开关模块S4x的驱动信号s4x表达式为: 在上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为Udc2;上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为-Udc2时,开关模块S5x导通,开关模块S5x的驱动信号s5x表达式为: 在上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2;上输出端电位Vx1为0,下输出端电位Vx2为0;上输出端电位Vx1为-Udc2,下输出端电位Vx2为-Udc2时,开关模块S6x导通,开关模块S6x的驱动信号s6x表达式为:
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