低开关频率下的不对称空间矢量脉宽调制

时间:2013-09-12来源:网络

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由式(2)~(4)可知,3种采样方式下相电压由4部分组成:直流分量、基波分量、基带谐波、载波次谐波及载波边带谐波。自然采样方式时,仅存在基波分量而没有低次基带谐波,即仅存在n=1次基波分量;存在m为奇数次的载波次谐波,m为偶数次的载波次谐波被sin(mπ/2)抵消;奇次载波频率周围的奇次谐波边带分量及偶次载波频率周围的偶次谐波边带分量,即m±n为偶数时的边带谐波分量均被式(2)中sin[(m+ n)π/2]抵消。
对称规则采样方式下,存在基波分量及低次基带谐波;存在m为奇数次的载波次谐波;边带谐波成分不能抵消。对比不对称规则采样与自然采样,其唯一缺点就是存在奇数次的低次基带谐波,即存在n为奇数的基带谐波,n为偶数时的基带谐波被sin(nπ/2)抵消;在载波次谐波及边带谐波方面的谐波性能是一致的。因此相比对称规则采样而言,不对称规则采样有更好的谐波性能。

3 不对称空间矢量脉宽调制
3.1 原理分析
目前大功率传动系统使用较多的是SVPWM;虽然SPWM与SVPWM实现方式大不一样,但SVPWM实质上是对SPWM的一种改进,即在正弦波调制信号上注入了一定的零序分量,且其本质属于规则采样PWM。
两电平SVPWM中,对于任意给定空间电压矢量U,均可由离它最近的参考电压合成得到。对比SVPWM与SPWM,见图2。讨论U在第一扇区时的SVPWM,ua,ub,uc为实际三相调制波,uma,umb,umc为三角载波PWM对称规则采样时的等效调制波信号,ur为三角载波。图2为两个开关周期(2Ts)内的调制图,其中,Sa,Sb,Sc为SVPWM时各相桥臂的开关动作;T00(T07),T1,T2及T00’(T07’),T1’,T2’分别为两个周期中合成U的基本矢量U0(U7),U1,U2的作用时间;k0,u0为矢量分配因子,k0,u0∈[0,1]且k0+u0=1。在七段式SVPWM实现中,通常取k0=0.5同时,由图2可知,与规则采样SPWM对应的SVPWM三相输出脉冲在一个Ts内都是对称的,即目前采用的SVPWM其本质是一种对称规则PWM。若改变k0,如令k0在相邻Ts内周期性地取1和0,则图2会演化为图3。

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由图3可知,一个载波周期Tc内的等效调制波信号(uma,umb,umc)不再保持恒定,信号幅值更加逼近实际调制信号;此外Tc=2Ts,因而更适用于低开关频率调制;同时,一个Tc内的脉冲信号不再基于峰值对称,呈现出不对称规则采样的特性。令开关周期T’=2Ts,则图3即为ASVPWM与等效SPWM的对比关系。

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关键词: 低开关频率 不对称空间矢量 脉宽调制

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