理论教育 三相四桥臂逆变器调制技术及其电压利用率简介

三相四桥臂逆变器调制技术及其电压利用率简介

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前研究的三相四桥臂逆变器调制技术主要包括SPWM、三次谐波注入调制以及三维空间矢量调制等,简要介绍如下。此外,这种方案的电压利用率仅为0.866。用其余4种开关模式构成零状态。其前3个桥臂与三相三桥臂逆变器带对称负载情况时一样,按照普通的二维空间矢量调制,保证相电压按对称情况下的规律变化。

三相四桥臂逆变器调制技术及其电压利用率简介

目前研究的三相四桥臂逆变器调制技术主要包括SPWM、三次谐波注入调制以及三维空间矢量调制等,简要介绍如下。

1.SPWM

三相四桥臂逆变器的一种调制方法是单独控制第四桥臂电压的方案。这种方法在第四桥臂输出端增加了LoCo滤波器,如图5-38所示。如果控制交流输出中性点N和直流母线电压的中点O等电位,则每一相输出电压可以应用SPWM实现独立控制。这种方案完全实现了三相输出电压的解耦。然而由于这种方案每相独立的前提是实现N点与O点等电位,实际上是将第四桥臂分离出来作为一个独立的DC/DC变换器来进行控制,在电路中必须增加一组中性点控制电路,提高了成本。此外,这种方案的电压利用率仅为0.866。

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图5-38 第四桥臂独立控制的三相四桥臂逆变器

另一种三相四桥臂逆变器的SPWM方案通过扩展空间矢量的定义,将三相四桥臂逆变器16种开关模式中的12种开关模式分为两组:一组包含正的零序电压,一组包含负的零序电压。用其余4种开关模式构成零状态。通过应用正序组和负序组以及他们的组合,可以计算出各个桥臂开关管的导通时间。这种方案的计算过程比较繁琐。

2.HIPWM(www.daowen.com)

近年来,有许多学者对三线四桥臂逆变器的HIPWM调制方法展开了研究。在三相三桥臂逆变器的SPWM调制中,通过在SPWM调制波中叠加一定比例的零序谐波可以增加电压利用率。对于三相四桥臂逆变器而言,也可以采用同样的方法:即前三个桥臂与三相三桥臂逆变器HIPWM完全一样,第四桥臂的调制信号与前三个桥臂相电压调制信号中注入的谐波成分相同;这样就实现了三线四桥臂逆变器的HIPWM。

3.二维空间矢量调制

二维空间矢量调制应用伏秒积等效的思想实现对负载中点电压进行控制。其前3个桥臂与三相三桥臂逆变器带对称负载情况时一样,按照普通的二维空间矢量调制,保证相电压按对称情况下的规律变化。第四桥臂则根据对称情况下的8种开关状态时的中点电位来控制。这种方法第四桥臂的开关频率将会很高,依开关矢量排列顺序不同,是其他3个桥臂开关频率的数倍,增加了电路损耗。

4.三维空间矢量调制

三相四桥臂变换器三维空间矢量调制是由传统的二维SVM发展而来,由于其空间参考矢量位于三维空间中,一般称为三维空间矢量调制(Three Dimensional SVM,3D SVM)。三相四桥臂逆变器的3D SVM根据所选坐标系的不同,又分为基于abg坐标系的3D SVM和基于abc坐标系的3D SVM。

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