[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)死區(qū)的SVPWM調(diào)制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310094609.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103138617A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪臣;劉雷;王云;蘇振霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/48
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/48
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三相逆變器調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)以及電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，變頻器制造技術(shù)日趨成熟。就變頻器而言，其性能的好壞與諸多因素有關(guān)，主要與開(kāi)關(guān)頻率（載波頻率）、頻率分辨率即頻率相鄰兩檔之差的絕對(duì)值、死區(qū)的長(zhǎng)短等因素有關(guān)。一般而言，開(kāi)關(guān)頻率越高，電壓脈動(dòng)越小，控制效果越好。但開(kāi)關(guān)頻率的大小又受到硬件條件的限制，不可能無(wú)限制地增大，而且開(kāi)關(guān)頻率增大的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)開(kāi)關(guān)損耗增加的負(fù)面影響，故要綜合考慮。

死區(qū)效應(yīng)的存在，使精確設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)不能準(zhǔn)確無(wú)誤地加到主電路開(kāi)關(guān)器件的控制極，從而導(dǎo)致逆變器的實(shí)際輸出電壓波形偏離理論上的理想電壓波形,有的脈沖寬度被拉長(zhǎng),有的脈沖寬度被縮短,由于在死區(qū)時(shí)間全部開(kāi)關(guān)器件都是關(guān)斷的,這種拉長(zhǎng)和縮短與死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短和輸出電流的方向有關(guān)。

三相逆變器的每一相都是由上下臂各一組開(kāi)關(guān)器件和二極管構(gòu)成，不妨以U相為例。設(shè)由逆變器流向負(fù)載的方向?yàn)檩敵鲭娏鱥_u的正方向，如圖1所示。死區(qū)效應(yīng)使T₁、T₄在一個(gè)導(dǎo)通周期(調(diào)制波周期)中的導(dǎo)通時(shí)間均減少了T_d。當(dāng)i_u>0時(shí)，換流在T₁和D₄之間進(jìn)行，實(shí)際輸出電壓的正向脈沖寬度減少了T_d,，對(duì)于理想輸出電壓而言，相當(dāng)于疊加上了一個(gè)幅值為U_d、寬度為T(mén)_d的負(fù)脈沖，當(dāng)i_u<0時(shí)，換流在D₁和T₄之間進(jìn)行,實(shí)際輸出電壓的正向脈沖寬度增加了T_d，對(duì)于理想輸出電壓而言，相當(dāng)于疊加上了一個(gè)幅值為U_d、寬度為T(mén)_d的正脈沖，如圖2所示。因此，在一個(gè)基波周期內(nèi)U相電壓疊加上了N(N為載波頻率比)個(gè)這樣的正負(fù)脈沖,這樣隨著N的增加，逆變器輸出電壓的失真度也就相應(yīng)增加。對(duì)于逆變器——電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)希望獲得一個(gè)圓磁場(chǎng)，也即希望逆變器輸出三相對(duì)稱(chēng)正弦波電壓加到三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，在三相電機(jī)繞組中該三相電壓合成一個(gè)空間電矢量，這樣在一個(gè)輸出正弦波周期中就產(chǎn)生了多個(gè)非零空間電壓矢量U_i。在變頻系統(tǒng)中，由于死區(qū)效應(yīng)，每個(gè)空間電壓矢量上都疊加上了一個(gè)偏差電壓矢量△U_i，幅值為2|△U_UN|，方向和空間電流矢量I_i方向相反。相對(duì)于三相電流方向的六種組合，產(chǎn)生了六種空間偏差電壓矢量，如圖3所示，由于磁鏈?zhǔn)噶渴强臻g電壓矢量對(duì)時(shí)間的積分，這樣就使原來(lái)電機(jī)中準(zhǔn)圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生了偏離，對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生不良影響。

在實(shí)際變頻器系統(tǒng)中，死區(qū)T_d對(duì)輸出電壓的影響還與載波比N和逆變器運(yùn)行方式有關(guān)：

(1)運(yùn)行方式或負(fù)載功率因數(shù)。空載或運(yùn)行時(shí)，反并聯(lián)二極管不續(xù)流，這時(shí)，實(shí)際輸出電壓波形同有死區(qū)波形；當(dāng)在感性負(fù)載下運(yùn)行即時(shí)，反并聯(lián)二極管續(xù)流，實(shí)際輸出電壓波形同不考慮續(xù)流時(shí)有死區(qū)電壓波形有誤差，這時(shí)實(shí)際輸出電壓波形為不考慮續(xù)流有死區(qū)波形與誤差波形之和。

(2)死區(qū)設(shè)置方式的影響。空載或運(yùn)行時(shí)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置方式總諧波含量較少，而不對(duì)稱(chēng)設(shè)置方法總諧波含量較大。感性負(fù)載()時(shí)，兩種設(shè)置方式的影響基本相同，只是不對(duì)稱(chēng)設(shè)置方式的總諧波含量較大些，故在條件允許的情況下應(yīng)盡量選用對(duì)稱(chēng)設(shè)置方式。

(3)死區(qū)T_d的影響。空載時(shí)，反并聯(lián)二極管不續(xù)流，死區(qū)對(duì)基波電壓幅值影響較小，也不產(chǎn)生新的低次諧波，只對(duì)原有諧波幅值有些影響。感性負(fù)載時(shí)，反并聯(lián)二極管續(xù)流產(chǎn)生誤差波，使輸出電壓基波幅值隨T_d增大而減小，而相應(yīng)的諧波幅值卻隨T_d的增大而增大，輸出電壓的畸變率變高。

(4)載波比N的影響。在感性負(fù)載時(shí)，由于反并聯(lián)二極管續(xù)流，輸出電壓有誤差波形。通過(guò)對(duì)實(shí)際輸出電壓進(jìn)行諧波分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)N增大時(shí)，基波幅值減小，3，5，...，7次，諧波幅值比例增大。現(xiàn)有的SVPWM存在死區(qū)效應(yīng)，從而導(dǎo)致逆變器的實(shí)際輸出電壓波形偏離理論上的理想電壓波形以及增加了開(kāi)關(guān)損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的SVPWM存在死區(qū)效應(yīng)，從而導(dǎo)致逆變器的實(shí)際輸出電壓波形偏離理論上的理想電壓波形以及增加了開(kāi)關(guān)損耗的問(wèn)題，而提出一種無(wú)死區(qū)的SVPWM調(diào)制方法。