電流型組合變流器矢量控制技術(shù)研究

摘要：闡述了電流型組合相移空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理和優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)與組合相移正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)基本原理相同，但其電流利用率較高，且便于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。分析了電流型變流器基本工作原理，并依據(jù)組合變流器系統(tǒng)中變流器單元的工作特點(diǎn)提出了簡(jiǎn)單的基于d，q坐標(biāo)的控制方案。最后進(jìn)行了系統(tǒng)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)及數(shù)字仿真，結(jié)果證實(shí)了相移SVPWM技術(shù)的有效性和所提出的控制策略的正確性。
關(guān)鍵詞：變流器；相移；空間矢量脈寬調(diào)制

1 引言
提高電力電子變流裝置的功率容量，改善其輸出性能是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。大功率裝置對(duì)變流裝置的輸入輸出特性有較高要求。目前，為滿足低損耗要求，大功率可關(guān)斷器件開關(guān)頻率一般限制在1 kHz以下，不能單純依靠PWM法實(shí)現(xiàn)低諧波，相移SVPWM是一個(gè)較好的解決方案，因而被廣泛研究和應(yīng)用。

2 相移SVPWM技術(shù)原理
圖1為所提出的組合變流器及其控制框圖。為防止直流側(cè)電流斷路，同時(shí)遵循交流側(cè)電流PWM基本原理，必須保證上、下側(cè)橋臂中各有且僅有一路導(dǎo)通。這樣三相橋臂共有9種組合狀態(tài)：設(shè)某相上橋臂導(dǎo)通，下橋臂關(guān)斷時(shí)，其值為1；下橋臂導(dǎo)通上橋臂關(guān)斷時(shí)，其值為-1；其他情況其值為0；則變流器三相交流側(cè)電流iwj(j=a，b，c)為：
iwj=YjId (1)
式中：Yj為三值邏輯待定系數(shù)(取0，-1，1)；Id為直流側(cè)電流。

這樣將獲得9個(gè)基本電流矢量，在α，β坐標(biāo)系下可表示為如圖2所示。

電流矢量i*在復(fù)平面上隨時(shí)間變化的軌跡為圓。對(duì)三相正弦電流調(diào)制波采樣，其采樣頻率為fs，則離散電流矢量i(k)及其位置角φ(k)可表示為：

式中：M，f為正弦電流調(diào)制波的幅值、頻率。
具體矢量模式轉(zhuǎn)換原則是：從一個(gè)基本矢量轉(zhuǎn)換到另一個(gè)基本矢量的過(guò)程中，有兩個(gè)功率器件的狀態(tài)同時(shí)發(fā)生變化，且在任意一個(gè)大的特征區(qū)間中，總有3個(gè)功率器件的狀態(tài)保持不變。這樣可盡可能減少每相電流矢量的最大偏差。
相移SVPWM與相移SPWM基本原理相似。具體而言，就是圖1的n組變流器單元中，所有單元采樣點(diǎn)依次相位差△θ=2πf／(fsn)。