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

3.2 仿真结果
基于Matlab/Simulink搭建带阻感负载的逆变回路,对开关频率fs=500 Hz时SVPWM,ASVPWM的相电压谐波性能进行对比。三相电压源逆变器仿真参数:Udc=600V,M=0.9,阻感负载功率因数为0.9,相电压输出谐波性能见图4。

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由图4a可见,SVPWM时相电压中含有直流分量、基波分量、低次基带谐波、奇次载波分量及较多的边带谐波。当将不对称采样与SVPWM结合时,得到ASVPWM时的相电压频谱图见图4b,图中不存在偶次低次基带谐波(100 Hz,200 Hz),m±n为偶次的边带谐波分量(450 Hz,550 Hz等)被抵消,相电压总谐波畸变率降低约5%。

4 实验验证
搭建了基于TMS320F28335型DSP实验装置,对ASVPWM进行验证,阻感负载参数为R=1 Ω,L=5 mH。首先进行ASVPWM算法验证,fs=500 Hz时,a,b两相上桥臂器件开关脉冲见图5a,图5b为放大后一个Ts内的脉冲波形。

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可见,当基波频率f=50 Hz,fs=500 Hz时,一个基波周期内输出10个脉冲;选择一个Ts进行放大后,输出脉冲并不对称,验证了所提的ASVPWM算法的正确性。
采用Fluke43B电能质量分析仪对fs=500 Hz时两种调制方式下的a相电流进行测量分析,如图6所示。

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比较图6a,b与6c,d可知,当fs低至500 Hz时,采用SVPWM时输出电流波形THD较大;当采用这里提出的ASVPWM时,电流THD由20%降至12.1%,验证了这里提出的ASVPWM算法的正确性与可行性。

5 结论
基于二重傅里叶的谐波分析表明,自然采样方式具有好的谐波输出性能;相比对称规则采样,不对称规则采样更接近自然采样方式,只是在低次基带谐波分量上有差别,不对称规则采样更适合开关频率较低的情况;七段式空间矢量脉宽调制本质是一种对称规则采样,此处研究的不对称空间矢量脉宽调制,在延续空间矢量脉宽调制算法简单、电压利用率高的同时改善了脉宽调制环节的谐波输出性能;在开关频率为500 Hz时,不对称空间矢量脉宽调制时电流总畸变率比空间矢量脉宽调制低,有利于提高大功率变换装置的控制性能;在带阻感负载的逆变器上验证了两电平不对称空间矢量脉宽调制算法的可行性,对于双脉宽调制四象限运行的大功率变频装置而言,常采用三电平等多电平调制技术且网侧电流畸变率必须低于国家标准,需对不对称空间矢量脉宽调制进行某些改进。

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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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