一種三相四橋臂空間矢量脈寬調制方法

摘要：空間矢量脈寬調制(SVPWM)具有直流電壓利用率高和輸出電壓諧波含量少的優(yōu)點，但現(xiàn)有的應用于三相四橋臂逆變器的三維(3D)SVPWM算法存在計算過程復雜且計算量大的缺點。通過分析傳統(tǒng)二維(2D)SVPWM算法輸出調制波的直流分量，提出一種新的3D-SVPWM簡化算法。該算法將三相電壓參考分為交流分量和直流分量兩部分，交流分量用來計算三相調制波及其調制波直流分量，直流分量用來計算第四橋臂的調制波。該算法具有過程簡單、計算量小的優(yōu)點。實驗結果證明了該算法的正確性和有效性。
關鍵詞：逆變器；空間矢量脈寬調制；三相四橋臂；不平衡負載

1 引言
三相四橋臂逆變器具有直流電壓利用率高、直流輸入電容小、帶不平衡負載能力強的優(yōu)點。其調制算法中，3D-SVPWM算法具有直流電壓利用率高、輸出諧波含量少的優(yōu)點?，F(xiàn)有的3D-SVPWM算法主要有兩種，一種是基于α，β，γ坐標系的調制方法，需要進行坐標變換，過程復雜且計算量大；另一種是基于a，b，c坐標系的調制方法，雖然相對于前一種算法計算過程有所簡化且計算量有所減少，但仍需將電壓空間進行復雜的分區(qū)和大量計算。此處通過分析傳統(tǒng)2D-SVPWM算法輸出的調制波，提出了一種新的適用于三相四橋臂逆變器的3D-SVPWM簡化算法，該算法具有過程簡潔、計算量小的優(yōu)點。

2 3D-SVPWM簡化算法
在傳統(tǒng)的基于α，β，γ坐標系和基于a，b，c坐標系的SVPWM算法中，電壓空間被分割成24個四面體，首先判斷參考電壓矢量所在的四面體，然后根據(jù)空間合成理論計算各個矢量的作用時間，進而計算出每相橋臂的作用時間和占空比。此處提出的簡化算法既無需進行坐標變換和上述判斷，又無需矢量合成計算，計算量大大減少。
圖1示出三相四橋臂逆變器拓撲圖。

圖中，ua，ub，uc，un和uf的參考點為直流電壓中點O；uan，ubn和ucn的參考點為交流輸出中點n。為提高直流電壓利用率和降低輸出諧波含量，a，b，c相橋臂采用傳統(tǒng)的2D-SVPWM算法。
為便于分析和計算，將電壓參考分為交流分量和直流分量兩部分，即：

下面按照2D-SVPWM算法分析調制波直流分量，將參考電壓從三相靜止a，b，c坐標系變換到α，β，O坐標系，變換公式為：

由式(1)，(2)可見，uαref和uβref只與電壓參考的交流分量有關，u0ref只與電壓參考的直流分量有關。傳統(tǒng)2D-SVPWM中只有uαref和uβref參與計算且不能控制直流分量電壓，所以需知道a，b，c相橋臂調制波的直流分量，從而通過調節(jié)第四橋臂調制波輸出參考電壓的直流分量。