PDF《六半桥三相 SVPWM 控制技术》

3 倍.但是, 这样供电的缺点是可靠性差, 两个逆变器需要协同工作, 两逆变器输出电压相位 必须严格互差 π 电角度, 一旦某个逆变器没能正常 工作, 直接导致异步电机不能正常工作.另外, 这两 个逆变器每个半桥上下开关管的工作方式是互补导 通, 这样不可避免的要引入死区.由于死区时间的 加入, 必定会导致输出电压谐波含量增多, 而且会使 输出电压有一定的跌落 [3 -

4 ] .虽然也有很多学者提 出死区补偿方案 [5 -

8 ] , 但不可能彻底解决死区带来 的影响, 同时必定会使控制更加复杂化.若六半桥 电压型逆变器采用本文提出 SVPWM 控制技术后, 输出电压范围以及开关器件承受的电压应力与传统 方法相同, 但能够基本消除死区带来的影响. 目前, 绕组开放式( open - end winding) 异步电 机的驱动技术正成为国际上研究的热点之一, 许多 学者普遍采用双三相电压型逆变器级联的方式为异 步电机供电, 如图

1 所示 [9 -

12 ] .通过两个三半桥电 压型逆变器的级联连接构成一个三电平逆变器, 每 相输出电压的谐波含量有一定的减少.但是, 这种 三电平逆变器需要两个隔离的直流母线阻断零序电 流在绕组开放式异步电机中流通, 并且两个直流母 线的电压值需时刻保持相等, 这使得系统的可靠性 降低.另外, 这种级联型逆变器中, 各桥臂上下两开 关管的调制信号是互补关系, 为避免上下开关管出 现直通现象, 两开关管调制信号中需加入死区时间, 因而逆变器输出电压会受到引入死区时间的影响. 本文所提出的六半桥三相 SVPWM 控制技术基于由 单个直流母线与六个半桥并联构成的三相电压型逆 变器同样适用于绕组开放式异步电机, 由理论推导 可知, 此结构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, 而开关器件所承受的电压应力两者相同. 同时本文提出的适用于此逆变器的死区消除 SVP- WM 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. S1 S2 S3 a b c S2 S4 S6 绕组开放式异步电机 c′ b′ a′ Vdc Vdc S′

5 S′

3 S′

1 S′

6 S′

4 S′

2 图1传统绕组开放式异步电机驱动电路 Fig.

1 Traditional drive circuit of open- end winding induction motor

1 六半桥三相电压型逆变器拓扑结构 六半桥三相电压型逆变器主电路如图

2 所示, 直流母线间并联

6 个半桥.桥B1 、 桥B6 构成 A 相, 输出相电压 uA1C2 .当开关管 K1 、 S6 导通时 uA1C2 电 压值为 E, 当开关管 K2 、 S5 导通时 uA1C2 电压值为 - E, 当开关管 K1 、 与S5 反并联二极管导通或 K2 、 与S6 反并联二极管导通或与开关管 K1 反并联二极 管、 S5 导通或开关管 K2 反并联二极管、 S6 导通时 uA1C2 电压值为 0.同理, 桥B3 、 桥B2 构成 B 相, 输出 相电压 uB1A2 ;

桥B5 、 桥B4 构成C相, 输出相电压uC1B2 . E

2 E

2 O A1 A2 B1 B2 C1 C2 S6 K6 S4 K4 S2 K2 桥B1 桥B2 桥B3 桥B4 桥B5 桥B6 S5 K5 S3 K3 S1 K1 图2六半桥三相电压型逆变器主电路 Fig.

2 Circuit structure of six half- bridge three- phase voltage source inverter

2 六半桥三相 SVPWM 控制方法 将6个桥臂分成两组, 桥臂 B1 、 B3 、 B5 为一组, 桥臂 B2 、 B4 、 B6 为另一组.对这两组半桥分别作传 统三桥臂 SVPWM 调制.三相参考电压 uA1r 、 uB1r 、 uC1r 分别为桥臂 B1 、 B3 、 B5 输出电压 uA1 、 uB1 、 uC1 的参 考电压, 三相参考电压 uA2r 、 uB2r 、 uC2r 分别为桥臂 B2 、 B4 、 B6 输出电压 uA2 、 uB2 、 uC2 的参考电压.三相参考 电压 uA1r 、 uB1r 、 uC1r 滞后三相参考电压 uA2r 、 uB2r 、 uC2r 互54第10 期 宋春伟等: 六半桥三相 SVPWM 控制技术 差π/3 电角度, 这两组参考电压幅值与频率相同. 并且, uA1r 与uC2r 互差 π 电角度, uB1r 与uA2r 互差 π 电 角度, uC1r 与uB2r 互差 π 电角度. 设桥臂 B1 、 B3 、 B5 参考电压信号为 uA1r = Umsin( ωt) , uB1r = Umsin( ωt - 2π/3) , uC1r = Umsin( ωt + 2π/3 } ) . ( 1) 设桥臂 B2 、 B4 、 B6 参考电压信号为 uA1r = Umsin( ωt + π/3) , uB1r = Umsin( ωt - 2π/3 + π/3) , uC1r = Umsin( ωt + 2π/3 + π/3 } ) . ( 2) 将uA1r 、 uB1r 、 uC1r 由根据式( 3) 通过 park 变换, 变 换到 αβ 坐标系, 即uα1 uβ1 u ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?