PDF《六半桥三相 SVPWM 控制技术》

第16 卷第10 期2012 年10 月电机与控制学报ELECTRIC MACHINES AND CONTROL Vol.

16 No.

10 Oct.

2012 六半桥三相 SVPWM 控制技术 宋春伟, 赵荣祥, 朱明磊 ( 浙江大学 电气工程学院,浙江 杭州 310027) 摘要: 针对六半桥三相电压空间矢量脉宽调制( SVPWM) 控制技术的研究, 由理论推导可知, 采 用该控制方法后, 逆变器能够提供负载的输入电压范围在同一直流母线条件下与传统三半桥逆变 器相比提高一倍.首先提出了各桥臂上下开关管互补导通的 SVPWM, 而后对各开关管的调制信 号进行优化, 得到消除死区的各开关管调制信号.无死区优化的核心原则是优化前后对应每个开 关周期内输出平均电压相等.由Matlab /SIMULINK 的电路仿真结果验证了理论推导的正确性, 提 出的无死区方案使得各相各桥臂加入死区的频率是参考电压频率的

2 倍, 这与开关频率相比所加 死区的影响几乎可以忽略不计. 关键词: 六半桥;

电压空间矢量脉宽调制;

无死区;

三相 中图分类号: TM

464 文献标志码: A 文章编号: 1007- 449X( 2012) 10- 0044-

07 Six half- bridge three- phase SVPWM control technology SONG Chun- wei, ZHAO Rong- xiang, ZHU Ming- lei ( School of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China) Abstract: This paper researches on the control technology of six half- bridge three- phase voltage space vector pulse width modulation ( SVPWM) . Theoretical analysis shows that,in the same DC bus condi- tions,the range of input voltage which is provided for load by the inverter using this modulation technolo- gy is two times of the input voltage range by traditional three half- bridge inverter. The dead- time exist- ence SVPWM which was characterized by the complementary modulation signals for the two full- controlled switching devices in each leg was presented firstly. Then,dead- time existence SVPWM was optimized based on the principle that the mean value of the per- phase output voltage keeps in equal in the corre- sponding sampling period. Simulation results by matlab /simulink show that the theoretical analysis is cor- rect. And the frequency of increasing dead time is two times of the frequency of the reference voltage u- sing this optimum method. The impact of the additional dead time is almost negligible compared with the switching frequency. Key words: six half- bridge;

space vector pulse width modulation;

no dead time;

three- phase 收稿日期:

2012 -

02 -

17 作者简介: 宋春伟( 1987―) , 男, 博士研究生, 研究方向为电机控制、 电力电子与电力传动;

赵荣祥( 1962―) , 男, 教授, 博士生导师, 研究方向为电机及其控制、 电力电子与电力传动;

朱明磊( 1982―) , 男, 博士研究生, 研究方向为固态变压器、 大功率变流技术. 通讯作者: 赵荣祥

0 引言电压空间矢量脉宽调制( SVPWM) 技术具有电 压利用率高, 开关次数少, 抑制谐波特性好等特点, 已被广泛应用于高压大功率异步电机交流变频调速 系统 [1 -

2 ] .传统三半桥 SVPWM 技术, 最大输出相 电压基波幅值输出范围为直流母线电压 E 的1/3倍, 每个开关管所承受的电压应力为直流母线电 压E. 一般三相异步电机功率等级达到几个千瓦以上 时为了供电方便, 定子三相绕组中点内部不直接短 接而是将每相绕组的两个端子都引出, 即总共有

6 个供电端子.基于大功率异步电机有以上特点, 受 制于电力电子开关器件耐压能力的限制, 为提高异 步电机的供电电压传统方案是用两个采用 SVPWM 技术的三半桥逆变器串联后给异步电机供电.异步 电机每相绕组两端分别跨接于两个三半桥逆变器中 输出电压相位互差 π 电角度的两个半桥.通过两 个逆变器的级联使得异步电机的供电电压范围提高 一倍, 最大输出相电压基波幅值约为直流母线电压 E 的2/