电力电子+空间矢量控制

2 22
T1 T0 24
U8
U1
U2
U1 U8
U8 U1
U2
U7 U2
U1 U8
好处：每次切换只动作一个开关，且占空比对称安排，可以减少输出电压谐波
4.7 大容量逆变器的复合结构
引言 4.7.1 12阶梯波逆变器 4.7.2 24阶梯波逆变器
引言
开关器件电压6－7KV，3KA－6KA、8KA 一个三相桥容量难于达到10MVA 器件串联提高电压 器件并联增大电流 几个三相桥电路通过变压器组合成复合型逆变器是 扩大容量的有效途径
则逆变器8种开关状态对应的电压空间矢量为
Uj
2 3
uA
j 2
uBe 3
j 2
uCe 3
2 3 ud
j 2
SA SBe 3
j 2
SCe 3
其中U1～U6为六个非零矢量，
U7(111),U8(000)为两个零矢量。
4.6 三相逆变器的电压空间矢量控制 （3）
逆变器输出参考电压为
120方波 va2比va1滞后 ， n次谐波滞 n后
v a 1 2 3 V d N N s p ct o 1 5 c s5 o t 7 1 s c7 o t 1 1 s c1 1 o t 1 1 s 1 c3 1 o t 3 s
v a 1 2 3 V d N N s p co t ) s 1 5 c ( 5 ( o t ) s 7 1 c7 ( o t ) s 1 1 c 1 1 ( o t 1 s )
Vd
4.7.1 12阶梯波逆变器 Ⅰ
A1
C1
NP
B1
Ⅱ
C2
A2
NP B2
a1
Ⅰ
b 1
N S c 1
Ⅱ
a
2
Ns
b
2
c2
Vc1
Vc2
Va1 Va2
VA
•
•
•
V A Va1 Va2
•
•
•
V B V b1 V b2
•
•
•
VC Vc1 Vc2
Vb2
Vb1
VC
(b） 输 出 电 压 合 成
VB
(a)电 路
36，5 180，
25.7，7 180，
va5 va15va25 0
va7 va17va27 0
Vd
4.7.1 12阶梯波逆变器（续1） Ⅰ
A1
C1
NP
B1
Ⅱ
C2
A2
NP B2
a1
Ⅰ
b 1
N S c 1
a2
a
2
Ⅱ NS 3
b
2
b
2
c
2
c
2
v a 2 滞后 v a1 30 v b 2 滞后 v b1 30 v c 2 滞后 v c1 30
第4章 直流/交流变换器
1
4.6 三相逆变器的电压空间矢量控制 （1）
空间矢量的概念始于电动机分析
➢逆变器的空间矢量控制（SVPWM）是从电动机的角度出发， 着眼于使电机获得幅值恒定的圆形磁场。它以三相对称正弦 波电压供电时的理想圆形磁通轨迹为基准，用逆变器不同的 开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通圆，从而达到较高 的控制性能。
SVPWM算法的实现步骤：
1)输出参考电压矢量U re f 的计算 2)U r e f 所在扇区判断,确定选用的开关矢量 3)开关矢量作用时间计算
4)开关状态顺序安排
在电路正常工作的前提下，开关状态安排顺序有很多方式。例
（如a：）
Tc
（b）
Tc
T0
T1
22
T2
T1
来自百度文库T0
22
T0 T1 42
T2
T0
T2
U 2
U r e f 2 3 u A u B e j2 3 u C e j2 3 U r e f o u t
根据空间矢量调制技术，任一空间矢量可由其相邻 的两个电压空间矢量来合成。以第Ⅰ扇区为例，有
d2 U 2
U ref
60o
d1 U 1
Ⅰ
T1U1T2U2TcUref 其中，Tc为开关周期 为了弥补Tc和T1+T2之间的时间差，在U1、U2逼近Uref 的过程中需要插入零矢量，其作用时间T0为Tc T1T2
➢与SPWM相比，SVPWM直流电压利用率可提高15.5%，总谐波 畸变率减小，易于实现数学控制和实时控制。
4.6 三相逆变器的电压空间矢量控制 （2）
设
1 Sk 0
k k相 相 上 下 桥 桥 臂 臂 导 导 通 通 ， （ k=A ,B ,C ）
故逆变器各相输出端电压可表示为
u k 2 S k 1 u s, u s u d2
V a2
V b1
(c)矢 量 图
•
VA
V b2
vb2
vA
(1
1 3
)V d
N N
s p
(1
2 3
)V
d
N N
s p
1 V
3
d
N N
s p
1 3
Vd
N N
s p
v a 2 滞 v a后 3 1， 0 v b 2 超 v a前 3 10
vAv a1 v a2 v b2
(d)电 压 波 形 合 成
E
a
V a1 V b1
V c1
e
+
Vd
-
逆 变 器 Ⅱ
V A2
J
VC2
B
j
Ⅱ
VB2 b
F
f
Va2 Vb2 Vc2
+
Vd
-
逆 变 器 Ⅲ
V A3
K
VC3
C
k
Ⅲ
V B3 c
G
Va3 Vb3 Vc3
g
+
Vd
-
逆 变 器 Ⅳ
V
Vc2
Va2
Vb2
•
•
•
•
Vc2
VC Vc1 Vc2 Va 2
Vb2
Vb1
VC
(b） 输 出 电 压 合 成
VB
4.7.1 12阶梯波逆变器（续2）
VC
•
va1
V a2
V c1
•
Vc2
•
V b2 •
va2
V a1
Vd
N N
s p
1 3
Vd
N N
s p
•
V b2
•
Vc2
VB
30
•
U1
扇区Ⅰ的空间矢量调制
根据正弦定理，可知
T1U1 T2U2 TcUref
sin(3) sin sin(23)
其中，θ为参考电压在扇区的区间角
d1 d2
T1 Tc T2 Tc
msin(
3
msin()
)
d0 T0 Tc 1d1 d2
m 3Uref Ud
4.6 三相逆变器的电压空间矢量控制 （4）
43V dN N s p{c
o t s1c o 1s 1 t1c o 1s 3 t
11
13
1c o 1 s 7 t1c o 1 s 9 t1c o 2 s 3 t1c o 2 s 5 t }
17
19
23
25
4.7.2 24阶梯波逆变器
+
Vd
-
逆 变 器 Ⅰ
V A1
A
I
VC1
Ⅰ
V B1 i
Va1
VA
•
•
•
•
V A Va1 Va2 Vb2
(a)电 路
Va2
•
•
•
•
变压器原方绕组
Np
副方绕组 N s / 3 v A v a1 v a2 v b2 v B v b1 v b2 v c2 v C v c1 v c2 v a2
V B Vb1 Vb2 Vc2
Vc1