三相四橋臂逆變器的PWM控制

表2中的15種開(kāi)關(guān)模態(tài)，如果某相的開(kāi)關(guān)模態(tài)為1，就表明該相加+E，相電流增加;如果某相的開(kāi)關(guān)模態(tài)為-1，就表明該相加-E，相電流減小;如果某相的開(kāi)關(guān)模態(tài)為0，就表示該相續(xù)流，相電流增加或減小趨勢(shì)較小。

3三相四橋臂逆變器的HCPM控制

三相四橋臂逆變器由于設(shè)置了由S7、S8組成的中性點(diǎn)形成橋臂，這相當(dāng)于能夠?qū)崿F(xiàn)三相四線(xiàn)制輸出，此時(shí)各相電路就具有了獨(dú)立性，各相的輸出電壓和電流只取決于各相的負(fù)載變化。因此采用具有獨(dú)立控制性能的三態(tài)滯環(huán)電流脈沖調(diào)制(HysteresisCurrentpulseModulator，簡(jiǎn)稱(chēng)HCPM)控制方式是比較合適的，其A相電路框圖如圖2所示。它的控制規(guī)律是：

當(dāng)Δi>+h時(shí)(2h為滯環(huán)寬度)，S1和S8導(dǎo)通， S4和S7關(guān)斷，A相加+E，使相電流增大;當(dāng)Δi- h時(shí)，S4和S7導(dǎo)通，S1和S8關(guān)斷，A相加-E，使相電流減小;當(dāng)-hΔi+h時(shí)，S1和S7或S4和S8導(dǎo)通，逆變器A相續(xù)流。這樣，使A相輸出電流在給定的滯環(huán)寬度2h范圍內(nèi)跟蹤給定電流ira，經(jīng)交流濾波器LfA、CfA濾波后，即可得到正弦波電流輸出。

對(duì)于三相四橋臂逆變器，要用三個(gè)HCPM分別對(duì)逆變器的三相進(jìn)行控制，但要注意解除由于S7和 S8公用橋臂造成的電流激勵(lì)的相互牽制，解決的辦法是用中性點(diǎn)電流iN控制S7和S8的導(dǎo)通。三相逆變器在實(shí)現(xiàn)三相四線(xiàn)制輸出時(shí)，三相星形負(fù)載雖不對(duì)稱(chēng)，但三相相電壓是對(duì)稱(chēng)的，因此三相負(fù)載電流也是不對(duì)稱(chēng)的，使中線(xiàn)電流iN不等于零。中性點(diǎn)橋臂的S7和S8就是專(zhuān)為iN的流通而設(shè)置的，所以電流iN就決定了開(kāi)關(guān)S7和S8的工作狀態(tài)。為了說(shuō)明簡(jiǎn)單，假定三相星形負(fù)載是大小不相等的純電阻負(fù)載，即：RA≤RB iC，

iA=uA/RA=(Im+ΔIA)sinωt=Imsinωt+ΔIAsinωt

iB=uB/RB=(Im+ΔIB)sin(ωt-2π/3)

=Imsin(ωt-2π/3)+ΔIBsin(ωt-2π/3)

iC=uC/RC=Imsin(ωt+2π/3)

iN=iA+iB+iC=ΔIAsinωt+ΔIBsin(ωt-2π/3)

由余弦定理、正弦定理及圖3可知：iN=· sin(ωt-α)α =arcsin

當(dāng)只有A相有負(fù)載時(shí)

iN=iA=Imsinωt

當(dāng)只有A、B相有負(fù)載時(shí)，假定RA=RB，

則：iN=iA+iB=-iC=-Imsin(ωt+2π/3)

當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)，RA=RB=RC則：

iN=iA+iB+iC=0

從以上分析可知：中線(xiàn)電流iN有三種值：iN=0，

iN=+iN和iN=-iN。iN的的檢測(cè)有兩種方法，如圖4所示。其中圖4(a)是用兩個(gè)小直流電容Cd1=Cd2形成直流電壓中點(diǎn)N1作為中性點(diǎn)對(duì)iN進(jìn)行檢測(cè);圖4( b)是用小型NFT形成的中性點(diǎn)N1作為中性點(diǎn)對(duì)iN進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)三相負(fù)載對(duì)稱(chēng)時(shí)iN=0，S7和S8都不導(dǎo)通;當(dāng)iN=±iN時(shí)，±iN的正半周使S8導(dǎo)通，±iN的負(fù)半周使S7導(dǎo)通，逆變器四個(gè)橋臂在-iN和+iN時(shí)的開(kāi)關(guān)方式如表2所示。這樣，S1～S6的控制就可以采用帶有電流內(nèi)環(huán)的所有PWM控制電路，例如三相HCPM控制電路等。理論分析表明，采用iN控制S7和 S8的導(dǎo)通可以使控 制 精 度 提 高 ， 可 以 使 輸 出 電 壓 、 電 流 的 波 形 更 接 近 于 正 弦 波 ， 可 以 使 S1～ S6與 S7、 S8的 控 制 分 開(kāi) 獨(dú) 立 進(jìn) 行 。

起 動(dòng) 過(guò) 程 ： 起 動(dòng) 前 S7和 S8處 于 關(guān) 斷 狀 態(tài) ， 控 制 電 路 的 直 流 電 壓 已 加 上 。 在 起 動(dòng) 瞬 間 iN=0， 所 以 電 流 互 感 器 的 CT2的 次 級(jí) 無(wú) 感 應(yīng) 電 壓 發(fā) 生 ， “ 過(guò) 零 點(diǎn) 檢 出 ” 電 路 輸 出 正 電 壓 使 交 流 開(kāi) 關(guān) S9導(dǎo) 通 ， N′ 與 N1點(diǎn) 之 間 有 電 流 iN流 過(guò) ， 電 流 互 感 器 CT1次 級(jí) 的 感 應(yīng) 電 壓 使 S7或 S8導(dǎo) 通 ( iN正 半 周 使 S8導(dǎo) 通 ， iN負(fù) 半 周 使 S7導(dǎo) 通 ) ， 逆 變 器 進(jìn) 入 工 作 狀 態(tài) 。

正 常 工 作 過(guò) 程 ： 在 iN過(guò) 零 期 間 ， S7和 S8不 導(dǎo) 通 ， CT1和 CT2次 級(jí) 無(wú) 感 應(yīng) 電 壓 ， “ 過(guò) 零 點(diǎn) 檢 出 ” 電 路 輸 出 正 電 壓 使 S9導(dǎo) 通 。 iN流 通 并 在 CT1次 級(jí) 感 應(yīng) 出 電 壓 使 S7或 S8導(dǎo) 通 ， 此 時(shí) ， iN的 大 部 分 由 N′ 點(diǎn) 到 N2點(diǎn) 通 過(guò) S7或 S8流 通 ， 并 在 CT2的 次 級(jí) 感 應(yīng) 出 電 壓 ， 使 “ 過(guò) 零 點(diǎn) 檢 出 ” 電 路 輸 出 零 電 壓 將 S9關(guān) 斷 ， 使 iN全 部 通 過(guò) S7或 S8流 通 ， 進(jìn) 入 到 iN≠ 0期 間 。 此 時(shí) ， 雖 然 N1點(diǎn) 與 N2點(diǎn) 電 位 不 等 ， 但 由 于 S9的 關(guān) 斷 就 切 斷 了 N1到 N2點(diǎn) 之 間 流 過(guò) 的 電 流 ， 以 提 高 逆 變 效 率 。