多電平逆變器載波PWM控制方法的仿真研究
3 開關(guān)頻率優(yōu)化PWM(Switch frequencyo ptimal—SFOPWM)
3.1 SFOPWM法的原理[4]
開關(guān)頻率優(yōu)化PWM法[2]是另一種三角載波PWM方法,這種方法與SHPWM法類似,它們的載波要求相同,但SFOPWM的正弦調(diào)制波中注入了零序分量,對(duì)于一個(gè)三相系統(tǒng),這個(gè)零序分量是三相正弦波瞬態(tài)最大最小值的平均值。所以SFOPWM法的調(diào)制波是通常的三相正弦波減去零序分量后所得到的波形,零序分量和三相調(diào)制波的計(jì)算公式如下:
Vzero=(3)
Va*=Va-Vzero(4)
Vb*=Vb-Vzero(5)
Vc*=Vc-Vzero(6)
該方法只可用于三相系統(tǒng),因?yàn)樽⑷氲牧阈蚍至吭趩蜗嘞到y(tǒng)系統(tǒng)中無(wú)法相互抵消,從而在輸出波形中存在三次諧波,而在三相系統(tǒng)中就不存在這種情況,這一點(diǎn)將在后面的仿真結(jié)果中清晰體現(xiàn)。
3.2 SFOPWM法的仿真結(jié)果和分析
對(duì)上述給出的開關(guān)頻率最優(yōu)PWM法(SFOPWM),按照消諧波PWM法PD型系統(tǒng)安排載波波形,其它仿真參數(shù)完全相同,所得仿真波形如圖7所示。由圖可見,在這種PWM方法的輸出相電壓中,諧波能量主要分布在載波頻率處,同時(shí),由于調(diào)制波中零序分量的注入,所以在輸出相電壓中存在明顯的三次諧波,這個(gè)諧波在三相系統(tǒng)的線電壓中將相互抵消,最終得到的輸出相電壓和線電壓的THD分別為36.26%,14.40%??梢娫揚(yáng)WM方法輸出線電壓的THD與PD型的SHPWM方法接近,而其最顯著的優(yōu)點(diǎn)在于,輸出電壓的電壓調(diào)制比可以達(dá)到1.15,所以這種方法最適合希望高電壓利用率的三相電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。
(a)載波和調(diào)制波波形
(b)相電壓波形
(c)相電壓頻譜
(d)線電壓波形
(e)線電壓頻譜
圖7 SFOPWM法的仿真結(jié)果
4 結(jié)語(yǔ)
從上述對(duì)幾種典型的多電平載波PWM方法的原理和仿真結(jié)果的分析可以看出,它們各有自己的優(yōu)缺點(diǎn),并且這些方法都源自于多電平逆變器PWM方法中,不同控制自由度的組合,由于多電平逆變器控制自由度的增加,其相應(yīng)的PWM方法的數(shù)量將十分巨大。具體而言,在載波方面,多電平逆變器的載波往往不只一個(gè),它的形狀可以是通常的三角波,也可以是鋸齒波等其它波形,對(duì)于同一種波形,每個(gè)載波至少有頻率,幅值,相位,偏移量等多個(gè)自由度;而多電平的調(diào)制波,不僅可以是正弦波,也可以是梯形波,對(duì)同一種波形至少有頻率,幅值,疊加零序分量等多個(gè)自由度。以上這些控制自由度之間的組合,并進(jìn)一步地與各種多電平逆變器的基本拓?fù)湎嘟Y(jié)合,將產(chǎn)生數(shù)量龐大的多電平PWM控制方法。
評(píng)論