电压源型逆变器改进的过调制法研究

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1、电压源型逆变器改进的过调制法研究方成辉，王润新（上海海事大学物流工程学院，上海201306）摘要：为提高三相两电平电压型逆变器的直流电压利用率，通过对空间矢量脉宽调制（SVP）原理进行详细分析，提出一种改进的过调制法。该方法通过改变参考电压矢量的轨迹及相应的合成策略，定义了一种新的比传统过调制法所得结果具有更大基波幅值的参考电压波形。仿真结果证明该方法在直流电压利用率及输出电压的总谐波畸变率（THD）两方面都较传统过调制法有优势。.jyqkprovedovermodulationmethodforvoltagesource

2、inverterFANGChenghui，aritimeUniversity，Shanghai201306，China）Abstract：ToimproveDCvoltageutilizationratioofthree?phasetprovedovermodula?tionmethodisproposedbyanalyzingtheprincipleofSVPindetail.Bychangingthetrackofreferencevoltagevectorandthecorrespondingsyntheticstr

3、ategies，aneentalvoltageamplitudethanthetraditionalovermodulationmethodisdefined.Thesimulationresultsshoprovedmethodhasmoresuperioritythanthetraditionalover?modulationmethodintheaspectsofDCvoltageutilizationratioandTHDofoutputvoltage.Keyodulationmethod；SVP；THD0引言逆变

4、电路将直流转换为交流，在电力电子领域占据着重要地位。其中的三相逆变电路在工程上常常用作交流电机的驱动电路。在交-直-交系统中，通过改变三相逆变器输出电压的幅值和频率可以调节交流电机的运行。在三相电压源型逆变电路中，直流电压利用率是衡量变频器调制性能好坏的重要指标[1]，提高直流电压利用率能有效提高逆变器的带载能力[2]。直流电压利用率用有效调制比M′来表征：M′=Vo/Vdc。其中：Vo是输出相电压基波幅值；Vdc是12的直流电源电压。在线性调制的范围内，如果采用正弦矢量脉宽调制（SP），三相逆变器的M′max仅为1，应用

5、SP时常引入三次谐波注入法[3?7]，在正弦波中注入三次谐波可以将M′max提升到1.15；如果采用空间矢量脉宽调制（SVP），M′max能达到1.15。为了更大限度地利用直流电压，目前通常采用的方法是过调制法。本文将详细考察过调制法的参考电压矢量的选择及合成策略，并在此基础上提出一种能获得更高直流电压利用率，同时还可以进一步降低输出电压的THD的改进的过调制法。1过调制法的不足及本文方法的原理三相两电平电压型逆变器中的SVP技术利用α?β坐标系中8个静止的空间电压矢量合成任意的参考电压矢量。其调制比M的定义为：调制比M是

6、正弦参考电压对12直流侧电压取的标幺值，而实际调制比M′则是输出相电压的基波幅值对12直流侧电压取的标幺值。计算表明[14]，当调制比M不超过23时，参考电压矢量的轨迹是圆形的，它的轨迹位于空间矢量六边形中，此时调制比M与实际调制比M′之间是一种线性关系，即M=M′。当调制比超过23时，参考电压矢量的轨迹V0将超出空间矢量六边形，超出部分的电压矢量将无法通过8个静止的空间矢量平均合成得到，因为在超出部分零矢量的作用时间是负值，没有意义，此时参考电压的轨迹不再是圆形，调制比M与实际调制比M′之间的关系也不再是线性关系。1.1

7、过调制法及其不足当23<M<43时，由于圆形轨迹超出空间矢量六边形的区域的电压矢量无法用静止的空间电压矢量平均合成得到，在该区域必须对圆形轨迹进行修改才能满足SVP调制技术的基本条件。传统过调制法对该问题的处理方法是：在超出区域，将参考电压矢量的圆形轨迹改为六边形轨迹，即在该区域，参考电压矢量的轨迹将跟随六边形的轨迹V0′，如图1所示。图1当调制比满足23<M<43时，过调制法的轨迹根据参考电压矢量的轨迹可以得到三相参考电压的解析表达式[14]。通过下列公式可以求得相应的三相参考电压解析表达式：式中

8、：Va，Vb，Vc为三相参考相电压；Vdc为1/2直流侧电压；T为开关周期；为电压矢量的作用时间。式（2）~式（4）是三相参考电压在第一扇区（扇区在图1中以罗马字母表示）的解析表达式利用波形的对称性，可得到一个开关周期内参考电压的完整解析式。下面给出传统过调制法的A相参考电压完整解析式：根据以上解析式可