低開關(guān)頻率下的不對(duì)稱空間矢量脈寬調(diào)制
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隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率變換裝置在工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。大功率傳動(dòng)中，降低功率器件開關(guān)頻率可有效降低開關(guān)損耗且可增大大功率變換裝置輸出功率，但也會(huì)造成一系列問題。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)大功率變換裝置低開關(guān)頻率控制系統(tǒng)的研究，一類側(cè)重于低開關(guān)頻率下的高性能控制策略，如文獻(xiàn)中基于復(fù)矢量解耦的新型電流調(diào)節(jié)器，以及基于模型預(yù)測(cè)的控制方法。另一類著重于PWM的改進(jìn)算法，其中較大一部分是基于開關(guān)角直接調(diào)制的優(yōu)化PWM，此類優(yōu)化算法存在只能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)離線求解、算法較為復(fù)雜等缺陷。
文獻(xiàn)指出，用于固定開關(guān)頻率的PWM算法可分為自然采樣PWM，規(guī)則采樣PWM，直接PWM這三類。其中，自然采樣PWM諧波輸出性能較好，但求解極復(fù)雜；目前應(yīng)用較廣泛的SVPWM是規(guī)則采樣的一種，其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但與自然采樣相比存在基帶諧波系數(shù)較大的缺點(diǎn)；而不對(duì)稱規(guī)則采樣指在一個(gè)載波周期內(nèi)設(shè)置兩個(gè)采樣點(diǎn)，輸出諧波性能與自然采樣類似。這里針對(duì)低開關(guān)頻率下PWM輸出諧波性能變差、控制系統(tǒng)帶寬降低、電流畸變率增大等問題，提出將不對(duì)稱規(guī)則采樣與SVPWM相結(jié)合的ASVPWM，充分結(jié)合了SVPWM實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不對(duì)稱規(guī)則采樣諧波輸出性能較好的優(yōu)勢(shì)，有效改善了低開關(guān)頻率下的PWM輸出諧波性能，降低了輸出電流畸變率。Matlab仿真及DSP實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該調(diào)制算法的有效性。
2 不同采樣方式時(shí)的諧波性能分析
2．1 不對(duì)稱規(guī)則采樣原理
以兩電平載波調(diào)制為例介紹不對(duì)稱規(guī)則采樣原理，圖1示出不同采樣方式下逆變器單相橋臂的輸出開關(guān)脈沖(為便于區(qū)分，此處人為加大了一個(gè)載波周期內(nèi)的調(diào)制波幅值變化)。
可見，自然采樣的采樣時(shí)刻由載波ur與調(diào)制波uc交點(diǎn)決定，輸出脈沖一般不基于載波峰值對(duì)稱；對(duì)稱規(guī)則采樣的采樣點(diǎn)固定在每個(gè)載波周期的負(fù)峰值(或正峰值)處，輸出脈沖基于載波峰值對(duì)稱；不對(duì)稱規(guī)則采樣的采樣點(diǎn)固定在1／4載波周期和3／4載波周期處，輸出脈沖一般不基于載波峰值對(duì)稱。
2．2 諧波性能分析
采用二重傅里葉積分進(jìn)一步分析3種不同采樣方式下相電壓(相對(duì)于直流母線零點(diǎn)間的相電壓)的諧波組成，定義x(t)，y(t)分別為ur及uc的時(shí)域分量，具體為：
x(t)=ωct+θc， y(t)=ω0t+θ0 (1)
式中：ωc為載波角頻率，ωr=2π／Tc，Tc為載波周期；ω0為基波(正弦)角頻率，ω0=2π／T0，T0為基波周期；θc為載波的任意相位偏移；θ0為基波的任意相位偏移。
以a相為例，3種采樣方式下相電壓的二重傅里葉積分表達(dá)式為：
評(píng)論