一種三相四橋臂逆變器的解耦控制策略

摘要：三相四橋臂逆變器通常采用空間矢量控制策略，但該方法的空間矢量圖抽象，難以理解，控制時(shí)需進(jìn)行坐標(biāo)變換，且開關(guān)矢量帶有根號，所以空間矢量控制方法雖然具有電壓利用率高、控制靈活、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但控制較為復(fù)雜。研究了一種零序電流注入的PWM控制策略。該控制策略不僅能實(shí)現(xiàn)三相四橋臂逆變器的解耦控制，且控制方法簡單，易于理解和實(shí)現(xiàn)。與常規(guī)的正弦波調(diào)制方法相比，直流母線電壓利用率得到了提高，且具有很好的帶不平衡負(fù)載能力。最后，研制了一臺逆變器原理樣機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)證明了理論分析的正確性。
關(guān)鍵詞：逆變器；解耦控制；脈寬調(diào)制；不平衡負(fù)載

1 引言
與其他三相逆變器相比，三相四橋臂全橋逆變器具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此具有很好的應(yīng)用價(jià)值。該逆變器控制策略主要有空間矢量控制法和滯環(huán)控制法，其中對空間矢量控制法的研究較為深入。三維空間矢量控制法雖然具有電壓利用率高、控制靈活、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其空間矢量圖抽象，難以理解，控制時(shí)需進(jìn)行坐標(biāo)變換，且開關(guān)矢量帶有根號，控制較為復(fù)雜。滯環(huán)控制法的控制思想簡單，易于理解，但該方法用于四橋臂逆變器時(shí)，需對各相誤差電流大小進(jìn)行判斷，從而決定第四橋臂兩開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)。因此，控制的實(shí)時(shí)性和精度受到了影響。
此處研究了一種零序電流注入的PWM控制策略，該控制策略能實(shí)現(xiàn)三相四橋臂逆變器的解耦控制，且控制方法簡單，易于理解和實(shí)現(xiàn)。與常規(guī)的正弦波調(diào)制方法相比，直流母線電壓利用率得到了提高，且具有很好的帶不平衡負(fù)載能力。

2 三相四橋臂逆變器系統(tǒng)模型
圖1示出三相四橋臂逆變器主電路結(jié)構(gòu)圖。為便于分析，假設(shè)直流電源E分為兩部分，中間點(diǎn)電位為零。4個(gè)橋臂的中間點(diǎn)電壓分別為ua，ub，uc，uN，電感電流分別為iLa，iLb，iLc，三相輸出電壓分別為uoa，uob，uoc，輸出電流分別為ioa，iob，ioc。

三相四橋臂逆變器的狀態(tài)方程為：

三相四橋臂逆變器有8個(gè)開關(guān)管器件，用Sa，Sb，Sc，SN分別表示每個(gè)橋臂的開關(guān)函數(shù)。當(dāng)橋臂上管開通，下管關(guān)斷時(shí)，定義此橋臂的開關(guān)方式為Si=1(i=a，b，c，N)；當(dāng)橋臂上管關(guān)斷，下管開通時(shí)，定義Si=0。