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五段和七段SVPWM的比较分析

第30卷 第1期2006年2月

武汉理工大学学报(交通科学

与工程版)

Journal of Wuhan University of Technolo gy

(T r anspo rtat ion Science &Engineer ing )

V ol.30 N o.1Feb.2006

空间矢量PWM 的比较分析

*

五段和七段SVPWM的比较分析

五段和七段SVPWM的比较分析

收稿日期:20051025

于 飞:男,30岁,博士生,主要研究领域为电力系统自动化及舰船电力推进技术

*国防“十五”预研项目资助(批准号:101050601)

于 飞 张晓锋 王素华 杨 锋

(海军工程大学 武汉 430033)

摘要:空间矢量PW M 控制技术中两个零矢量的不同分配方案会产生多种P WM 方式,并且会对逆变器的控制特性产生重要影响.文中以空间矢量控制理论为基础,结合PW M 控制中的“伏-秒”平衡原理,提出了几种典型空间矢量PW M 的实现方法并推导了其目标输出方程及波形.结合仿真分析了它们的开关特性、适用的负载类型以及输出谐波随调制指数的变化情况.经对比认为连续空间矢量P WM 适合于低调制指数运行;单纯使用一个零矢量的不连续空间矢量PW M 会降低逆变器使用寿命;两个零矢量交替使用的DSV PW M 更适合于高调制指数及过调制运行.关键词:空间矢量PW M ;零矢量;开关损耗;总谐波畸变率中图法分类号:T M 464

空间矢量PWM 由于具有调制指数高(比

SPWM 高15%),易于数字化实现等特点[1]

,在三相逆变器的控制中得到了广泛的应用.其调制指数高的主要原因是插入了零矢量[2],零矢量有多种分配方式,且对PWM 特性会产生重要影响.文中对三相逆变器空间矢量PWM 控制方法进行了系统而全面的分析,认为零矢量分配方式不同是造成空间矢量PWM 特性不同的本质原因,因此把空间矢量PWM 控制分成两大类,即连续空间矢量PWM (CSVPW M )和不连续空间矢量PWM (DSVPWM ),分析了它们的目标极电压波形和线电压波形,结合仿真对比研究了它们的开关损耗特性及适用的负载类型,同时首次比较分析了各类PW M 方式的输出谐波随调制指数的变化情况.

1 空间矢量PWM 的基本原理

三相逆变器的电路原理见图1,其中U D 为直流侧电压,S a ,S b ,S c 分别是a 相,b 相与c 相的开关函数.则得电压空间矢量可定义为

V i =23

U D (S a +S b e j120°+S c e j240°)(1)

图1 三相逆变器的电路原理图

根据开关函数的不同组合,经上式计算可以得到6个非0电压矢量和2个0电压矢量,如图2所示.

图2 三相逆变器的电压空间矢量

无论参考矢量落在哪个扇区里,都可以采用相邻的2个有效矢量和0矢量对其合成[3,4],即

T s V r ef =T k V k +T k +1V k +1

(2)