三相pwm整流器

空间矢量的广义仿真与实验研究三相电压源逆变器的脉宽调制技术

文摘

调速驱动系统需要可变电压和频率总是从三相获得供应电压源逆变器(VSI)。一定数量的脉冲宽度调制(PWM)用于获取可变电压和方案从一个逆变器频率供应。最广泛使用的三相逆变器是舰载正弦脉宽调制方案脉宽调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)。有增加趋势,利用空间矢量PWM(SVPWM)因为他们的简单数字的认识和更好的直流总线利用率。然而,一个合适的仿真模型还没有可用的文学。因此,本文在一步一步的发展SVPWM紧随其后的MATLAB / SIMULINK仿真模型实验的实现。首先讨论了三相逆变器的模型基于空间向量表示。下一个简单和灵活的仿真模型的SVPWM的方法,使用MATLAB / SIMULINK开发。发达模型一般自然,因为它可以利用来实现连续和不连续空间矢量。论文的新颖性依赖提议的灵活和通用SVPWM的Matlab / Simulink仿真模型。实验及仿真结果验证该模式

关键词:空间矢量PWM 不连续PWM电压源逆变器

1.介绍

三相电压源逆变器广泛应用于变速交流电动机驱动应用程序因为他们提供变量电压和通过脉冲宽度调制控制变频输出。持续改进和高成本开关频率的功率半导体器件和机器控制算法的发展导致越来越感兴趣更精确的PWM技术。的工作已经在这个方向进行,评估的流行技术提出了由霍尔兹(1992)和霍尔兹(1994)。使用最广泛的是舰载sine-triangle PWM脉宽调制方法由于简单的实现方法在模拟和数字实现。在此方法中,然而,直流总线利用率低,直流5 V,这导致了客观的调查其他技术改善直流总线利用率。它是Houdsworth和格兰特(1984)发现注入零序(第三次谐波)扩展了范围的操作调制器15.5%。与大功率传动的应用程序相关的主要问题是高在逆变器开关的损失。来降低切换损失称为不连续PWM脉宽调制技术(DPWM)是由Depenbrock(1977)和Kolar et al。(1991)。拟议中的不连续PWM技术是基于triangle-intersection-implementation中非正弦调制信号与三角载波比较。一个广义不连续脉宽调制算法提出的有et al。(1998)包括的技术Depenbrock Kolar(1977)和:et al。(1991)。

然而,更好的可视化的DPWM方法是通过使用空间矢量理论。基于广义DPWM 空间矢量理论是在格雷厄姆写和脂肪(2000),董Kazmierkowski et al .(2002),(2005)和哈瓦(1998)的不连续脉宽调制策略的原则是基于消除一个零电压向量,导致积极的电压空间向量加入在连续两个开关间隔的一半。不连续PWM技术的优势消除一个开关在每个半交换周期过渡,因此开关的数量减少了三分之一。另外,开关频率可以增加了3/2的逆变器的损失。另一个称为PWM技术提出了基于空间矢量理论的空间矢量PWM de Broeck et al。(1988)和小笠原群岛et al。(1989)提供了优越的性能相比舰载sine-triangle PWM技术的直流总线利用率和高更好的谐波性能。这种技术提供了简单数字实现。一个全面的关系舰载和SVPWM福尔摩斯(1996)所示,意识到活动和零空间的位置向量在每个开关周期一半舰载方案和SVPWM之间唯一的区别。

进步的功率半导体器件的开关频率增加了许多倍。对于高应用频率切换的时候,基于人工神经网络(ANN)的空间矢量脉宽调制技术是在伊克巴尔等开发的艾尔(2006),平托et al .(2000),Kerkman et al (1991),微积分(2004),和Muthuramalingam Himavathi(2007)的实现基于ANN的SVPWM快速并提供更高带宽的控制回路和减少谐波。后面传播前馈网络是实现门信号生成所需的空间。

本文致力于发展全面仿真和实验方法来实现空间矢量脉宽调制三相逆变器的连续和不连续模式策略。提出了模拟方法简单和灵活结合空间矢量的不同变体。类似的仿真模型提出了伊克巴尔et al .(2006),为实现连续的空间矢量脉宽调制在线性区域。但是,没有实验结果来验证仿真方法本文对比连续和不连续SVPWM算法除了他们的实验验证。因此,本文的主要贡献是提出一个全面的现有技术的简单仿真模型空间。首先分析了空间矢量PWM在线性区域和审查现有的DPWM技术基于空间向量的方法。仿真模型是使用最常用的MATLAB / SIMULINK 开发环境。MATLAB / SIMULINK的原因选择作为开发工具,因为它是最重要和广泛使用仿真软件和教育不可或缺的一部分项目的大多数大学电气/电子/计算机工程课程。代码开发但仿真和实验的结果为经济提供了空间。实验和仿真结果密切匹配。

2.三相逆变器模型评述

三相逆变器的电路拓扑如图1所示。每个开关(1、2、3、4、5、6)逆变器的

分支由半导体器件与反平行的二极管。半导体设备和控制设备二极管的保护。

三相逆变器的空间矢量表示输出电压介绍下。空间向量的定义是：

空间向量的三相同时表示数量。这是一个复杂的变量和函数时间与相量。Phase-to-neutral star-connected负载的电压是最容易发现通过定义一个电压区别的星点n负载和直流总线的负面铁路n .以下相关适用:

指数与大写字母电压和逆变器分支指数与小写字母阶段中性的电压。v神经网络被称为共模电压和零序电压。自相电压在星型连接负载总和为零,收益总和的方程：

替换的VA,V B & V C收益率phase-to-neutral负载的电压以下形式:

离散相电压空间矢量位置从而获得如图2所示：

二进制数字图2表明逆变器的开关状态的分支。在这里,1意味着开关在上部和0指的是在较低的开关分支。最重要的一点是为分支,最低有效位有关分支C和B中间是分支。

3.连续空间矢量脉宽调制

在1980年代中期提出了空间矢量脉冲宽度调制小笠原et al。(1989)和《福尔摩斯》(1996),提供显著的优势,超过现有的自然和定期采样正弦脉宽调制。主要优势包括其高性能更好的谐波谱而言,易于实现和增强直流总线利用率。本节简要讨论了空间矢量脉宽调制原理。在前一节中看到,三相逆变器产生八个开关状态其中包括六个活跃和两个零状态。这些向量形成六边形(图2)可以被视为组成的六个每个行业跨越60°。参考向量代表三相正弦电压合成使用的空间两个最近的活跃的矢量和零矢量间切换。活动空间电压矢量的时间的应用程序(如图1图2)被发现。