SVPWM逆变器过调制算法的分析与实现

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1、·电力电子·《电气应用》!""#年第!$卷第$期)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))!"#$%逆变器过调制算法的分析与实现许思猛胡金高（福州大学电气工程与自动化学院!"###$）摘要电压源型逆变器，根据最大调制系数（%&）的大小逆变器工作在三种不同区域：线性调制、过调制!和过调制"区，不同的区域对应着不同的算法以实现线性控制逆变器输出电压。本文进行分析，针对过调制"区提出参考电压矢量概念，简化了算法，并利用&’()*公司+#,-./%,芯

2、片实现，给出了实验输出波形。关键词逆变器0123%过调制逆变器以六脉冲方式运行时直流母线的电压利&引言用率最高，%&8-，!!8$!。在线性条件下，9:#1114逆变器广泛应用于为异步电动机提供电压正弦法其电压利用率最低，%&8#<=+"，谐波可变电压和可变频率的电源，构成如图-所示的开注入法和空间电压矢量合成法则达到#<.#=，但由环变频调速系统。逆变器输出23%波可由多种方于直流母线电压偏低，输出基波电压要低于异步电法产生［-］，通常有电压正弦法（023%），谐波注动机额定电压（通常线电压为!+#1），因此对于直入法（56

3、&23%）和空间电压矢量（0123%）合流母线电压有限的逆变器，采用过调制算法来提高成法。评价逆变器电源效率和品质两个重要性能指输出电压使电机能够在额定电压下运行是十分有意标：最大调制系数（%&）和电流畸变因数义的。本文分析在采用0123%下的过调制理论（567），分别定义为及其实现。!&!%&8$!’过调制理论9:%#（-）$如图-所示，开关0>、0?、0:的状态有#、-两种，-!"’5678"（）这样@／A／,三相开关可构成一组三位二进制编码，!-$"#-"!分别对应着八种开关模式#（其中$8#⋯=），每种式中!———输出

4、相电压基波分量峰值$开关模式构成一种定子电压矢量，其中（###）和!;———输出相电压有效值（---）称为零电压矢量，其余的为基本电压矢量。!9:———逆变器输入电压逆变器所能输出的任何一个电压矢量只能由六个基!-———输出相电压基波分量有效值本电压矢量合成，如图$所示，以!区为例!"———输出相电压次谐波分量有效值!%&’(!B&-)!/&$)!#&#$#!9:———六脉冲方式运行输出相电压基$!!%&’!&-(CD’（*"）!9:!波分量峰值$!!%&’&$(CD’"（$）!9:&#(&C*&-*&$$!!%&C!&-)&

5、$(:EC（*"）(&C!9:/!9:!%(（!）图-开环变频调速系统!$!:EC（*"）/—++—《电气应用》!""#年第!$卷第$期<=>?"逆变器过调制算法的分析与实现&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&由式（!）知合成电压矢量的幅值小于图中的##示，在%#"$!7和4!7#$$区域，选择与正六边形的边所决定的值。显然，当"#$%&’%(，!!!5最近的基本电压矢量并保持不变，其他区域则逆变器给定电压矢量!为六边形内切圆，!限制在六

6、边形上，这时相角变化由连续变为离散，")*!!$，当"#"%&’%(，逆变器进入过调制如图1所示在"角处，输出的不是电压矢量，而是!!区。相应的相角为"8。!由%%#，"#由%&’2+%3，76逆变器工作在六脉冲模式。图+基本电压矢量［+］：,-./0将过调制区一分为二!：%&’%1#"#$%&’2+，变化输出电压、相图1过调制"给定电压矢量与输出相电压波形位连续调制；由图!和图1复平面中电压向量得到输出电压"：%&’2+#"#$3，变化输出电压、相位不［!］时间函数，利用傅里叶级数分解得到基波分量，连续调制。由$（!）$+!

7、·"#和$（!）$+!·"#得出")*5#)*7#)*如图!所示，在!区，当!，在!#!"!!"#与!5和!7之间的分段线性关系曲线，实验结#果证明了能够线性控制输出电压，谐波分量及"$4!区域，!!被限制在正六边形上，为使!9,:值比其他调制方法相比较小。得输出相电压基波分量不变，在%#"$!和#45!在过调制区域中，由上述关系曲线在线计算和!［!］（定义如图!和图1）。在过调制模式"!#"$#区域内，!增大为!，!与正!575!##!下，由于需要对相角进行转换，实际实现比较复六边形的交点为!。当!由#趋向%，"#由杂。在文

8、献［1］中提出了一种不同的控制策略，556%&’%(增大到%&’2+。此时给定电压幅值变化但相简化了算法，但在过调制模式!、"下谐波含量和角连续。9,:值要比文献［+］、［!］的大。!简化的过调制算法过调制方式!中的!由!确定，从图1可以5*看出，由!也可确定一个参考电压向量