三相电压源逆变器直流侧支撑电容的电压脉动分析与设计_裴雪军

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1、2014年3月电工技术学报Vol.29No.3第29卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYMar.2014三相电压源逆变器直流侧支撑电容的电压脉动分析与设计裴雪军陈材康勇（华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074）摘要分析了三相逆变器在正弦脉冲宽度调制（SPWM）、3次谐波注入与典型空间矢量调制（SVPWM）几种情况下直流母线输入电流的成分，对于平衡线性负载而言，指出了母线输入电流中的谐波频率仅处于开关频率、开关频率的倍频及其各自的边带，进而得出了直流

2、侧支撑电容在一个开关周期中不同时间段的电压脉动表达式。依据电容电压脉动表达式，提出了一种适用于常用调制方式的支撑电容设计原则。仿真与实验结果表明根据该设计原则可以达到很小的输出电压波形畸变率，表明了文中分析和设计的正确性。关键词：三相逆变器直流侧支撑电容直流母线输入电流电压脉动中图分类号：TM464AnalysisofVoltageRippleandDesignforDC-LinkCapacitorinThree-PhaseVoltageSourceInvertersPeiXuejunChenCaiKangYong（Stat

3、eKeyLaboratoryofAdvancedElectromagneticEngineeringandTechnologyHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074China）AbstractThispaperanalyzestheharmoniccomponentsoftheinputcurrentinthethree-phasevoltagesourceinverterundersinusoidalpulse-widthmodulation(SPWM),th

4、ird-harmonicinjectionPWM,andtypicalspacevectorPWM(SVPWM).TheanalysisresultsshowthattheDC-linkcurrentonlycontainsthehigh-frequencyharmonicsattheswitchingfrequency,itsmultiplesandthesidebandsforbalancedandlinearloads.Theequationsofthevoltagerippleatdifferenttimeinter

5、valsarederivedfortheDC-linkcapacitorduringoneswitchingperiod.BasedontheequationsoftheDC-linkvoltageripple,adesignprincipleispresentedfortheDC-linkcapacitor.Simulationandexperimentalresultsshowthattheinvertercanachievelowtotalharmonicdistortion(THD)basedonthepropose

6、ddesignprinciple.Therefore,thecorrecfnessoftheanalysisanddesignisverified.Keywords：Three-phaseinverter,DC-linkcapacitor,DC-linkcurrent,voltageripple变器输出电压含有大量的谐波，因而很多国内外学1引言[2]者开展了有针对性的研究，得出了一些很有意义随着电力电子技术的发展，采用正弦脉冲宽度的结论，用以指导输出LC滤波器的设计。但是，调制（SPWM）方式的三相逆变器得到了广泛地应对于逆

7、变器直流输入侧而言，由于逆变器的直流母用[1]，如变频器、不间断电源（UPS）等。由于逆线输入电流既含有直流成分，也含有交流成分（谐波），因而其分析与设计都要复杂得多，值得深入研究，以避免直流支撑电容的过设计，减小逆变器的台达电力电子科教发展计划重点项目（DREK2013001）和中央高校基本科研业务费专项资金（2012QN195）资助项目。体积、成本和重量。收稿日期2012-09-21改稿日期2013-05-24文献[3]分析了三相逆变器直流母线输入电流第29卷第3期裴雪军等三相电压源逆变器直流侧支撑电容的电压脉动分析与设

8、计255谐波和电容电压脉动的有效值，比较了不同调制方输出滤波电感L与滤波电容C构成输出侧的滤式的差异，但是并未给出支撑电容的选取原则；文波器，用来衰减PWM调制产生的输出谐波电压，献[4-6]讨论了三相逆变器直流母线输入电流谐波频输出侧电压的谐波计算及衰减已经研究得比较透彻[2]谱的估算方