三电平逆变器改进型同步不连续载波脉宽调制策略研究

发布时间：2021-03-04 17:42

　　以三电平逆变器为研究对象,提出避免相电压两电平跳变的改进型同步不连续载波脉宽调制策略（improved synchronizeddiscontinuouspulsewidthmodulation,ISDPWM）。针对传统SDPWM存在的相电压两电平跳变缺陷,文中首先分析相电压满足三相对称、半波对称、无两电平跳变和三相器件同时动作的ISDPWM开关序列设计原则。在此基础上,设计可解决传统SDPWM缺陷的ISDPWM I/II/III/IV和利用零电平钳位状态的ISDPWM A/B/C/D/E/F/G,并分析各ISDPWM的开关频率。通过对比各ISDPWM开关序列的加权总谐波畸变（weightedtotal harmonic distortion,WTHD）值,进一步得到WTHD最优的ISDPWM。为更方便的实现各ISDPWM开关序列,研究各ISDPWM对应的调制波与三角载波,并提出基于载波的ISDPWM。最后利用仿真和实验对载波ISDPWM的有效性进行验证,结果表明,其可在保证相电压无两电平跳变的前提下消除偶次谐波和3的倍数次谐波,且其计算简单、实现方便。 

【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(17)北大核心

【文章页数】：17 页

【部分图文】：

三电平NPC逆变器空间矢量图Fig.2Spacevectordiagramofthree-levelNPCconverterONPNNPPNP0°FA56

曜迹?对比各ISDPWM的谐波性能，从而制定WTHD最优的ISDPWM。其中，WTHD定义如式(3)。2121WTHD()nnVVn(3)式中：n对应谐波次数；Vn、V1分别为线电压n次谐波幅值和基波幅值。为分析各ISDPWM的WTHD值，搭建三电平NPC逆变器仿真模型，通过仿真得到各ISDPWM在不同调制比下的线电压波形，并借助快速傅里叶变换求得Vn和V1，代入式(3)进行计算。假定载波比为12，各ISDPWM在不同调制比下的WTHD值仿真计算结果如图9。定义调制比为m，对比图9可知，为在载波比12下获得最优的WTHD，当m0.32时，采用ISDPWMA；当0.32m0.54时，采用SDPWMIV；当0.54m0.68时，采用ISDPWMI；当0.68m1时，采用ISDPWMII。同样思路可得到载波比6、18、24下，WTHD10WTHD/%7130.140.180.220.260.300.10调制比(a)调制比0.1到0.3165WTHD/%3860.340.380.420.460.500.30调制比(b)调制比0.3到0.5743.0WTHD/%2.63.83.43.60.60.70.80.5调制比(c)调制比0.5到0.83.22.82.41.9WTHD/%1.62.82.20.840.880.920.961.000.80调制比(d)调制比0.8到12.5图9各ISDPWM对应的WTHDFig.9WTHDcorrespondingtoeachISDPWM最优的ISDPWM设计方案，分别如下：1）在载波比6下，当m0.3时，采用ISDPWMA；当0.3m0.36时，采用ISDPWMC；当0.36m1时，采用I

5628中国电机工程学报第40卷量首发开关序列。假定参考电压位于图2区域A.1，则小矢量首发的开关序列为POPOOPOOOONO。利用等效调制波与三角载波比较得到上述小矢量首发开关序列的示意图如图10。Uam_sUbm_s110OOPUaoUboUcoOOOPOPOOOOOPPOPUcm_sONOTsPOPPOPTs图10调制波与载波比较得到小矢量首发开关序列Fig.10Sequencebeginswiththesmallvectorisobtainedbycomparingthemodulationwavewiththecarrier定义采样周期为Ts，POP、ONO、OOP、OOO在一个采样周期内的作用时间分别为kT0、(1k)T0、T1、T2，则有：0am_ss0bm_ss01cm_sss012(1)TUTkTUTTTUTTTTT(5)由图10可进一步得式(6)：2bm_scm_ss1cm_sam_ss0am_sbm_ss(1)()()TUUTTUUTTUUT(6)将式(6)和(4)代入式(5)可得：0_sabU(k1)UkU(7)DPWMS分为冗余小矢量只使用P型小矢量和冗余小矢量只使用N型小矢量2种情况。当冗余小矢量只使用P型小矢量时，k1，对应零序分量U0_sUb；当冗余小矢量只使用N型小矢量时，k0，对应零序分量U0_sUa。利用调制波等效原理可得到图2其余区域冗余小矢量只使用P型小矢量或只使用N型小矢量时的零序分量表达式，统一总结于式(8)。其中：Umax、Umin分别为三相正弦波为正时值不变、为负时值加1后的最大值和最小值；max、min则分别代表三相正弦波的最大值

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3063625