两电平三相逆变器控制方法2————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：两电平三相逆变器控制方法黄洋（上海大学机自学院）摘要：目前三相逆变器的控制方法主要采用的是PWM控制，根据两电平三相逆变器的工作原理，经过比较，选择空间矢量PWM控制。了解其控制原理，通过合理地选择、安排开关变量(开关器件的通断状态)的转换顺序和通、断持续时间，利用特定位置的电压空间矢量和零矢量合成任意空间矢量，可以调控三相输出电压的大小和相位，以实现两电平三相逆变器的PWM控制。关键词：空间矢量PWM控制；三相逆变器Controlmethodsoftwo-levelandthree-phaseinverterHuangyang(ShanghaiUniversity)Abstract:Atpresent,thethree-phaseinverter’scontrolmethodsmainlyadoptthePWM.Accordingtothetwo-levelandthree-phaseinverter’sworkingprinciple,wechoosetheSpace-vectorPWM.Afterunderstanditscontrolprinciple,wecancontrolandadjusttheamplitudeandphaseofthree-phaseoutputvoltage,whichusedspecificpositionvoltagespace-vectorandzero-vectortosynthesizearbitraryspace-vectorbyselectandarrangetheswitchvariables(Switchdevices’On-Offstates)reasonably.Therefore,wecanachievethecontroloftwo-levelandthree-phaseinverter.Keywords:Space-vectorPWM;three-phaseinverter1引言逆变器是一种将直流电压变换成交流电压的装置。依据不同的分类规则，逆变器有多种分类方式。根据直流环节直流电源性质的不同，可以分为电压源型和电流源型；根据相数又可以分为单相、三相和多相；另外根据逆变器的主电路结构又可以分为简单两电平逆变器、多电平逆变器和多重化逆变器。PWM技术可以用于电压型逆变器，也可以用于电流型逆变器，它对逆变技术的发展起了巨大的推动作用。它具有以下显著优点:(1)电路简单，只用一个功率控制级就可以调节电压和频率。(2)可以使用不可控整流桥，使系统对电网的功率因数与逆变器输出电压值无关。(3)可以同时进行调频、调压，与中间直流环节的元件参数无关，系统的动态响应速度快。(4)可以获得更好的波形改善效果。正是由于这些优点，使PWM技术在当今逆变器控制领域占据了绝对的主导地位。2三相逆变器简介目前比较流行的两电平三相逆变器是两电平电压型三相逆变器，它的主电路结构为桥式拓扑，电路图如图1所示，图1两电平电压型三相逆变器主电路图如上图所示，有三个桥臂，每个桥臂上下两个开关管不能同时导通，且任意时刻都有三个开关管同时导通。当T1导通T4关断时，节点A接于直流电源正端，Van=Vd/2;当T4导通T1关断时，节点A接于直流电源负端，Van=-Vd/2。同理，B和C点也是根据上下管导通情况决定其电位的。每相输出相电压有两个电平，其它两相情况相同，因此这种结构的逆变器也称为三相两电平逆变器。3.三相逆变器PWM控制方法两电平的三相逆变器PWM控制目前应用比较广泛的是SPWM控制和空间矢量PWM控制。采用SPWM控制时，输出的波形好，但是开关频率高，开关损耗大，且直流电压利用率较低（<0.612）；而采用空间矢量PWM控制时在不很高的开关频率时也能较显著的改善输出电压波形，又能保持较高的直流电压利用率（>0.707）。所以本文主要讲的控制方法就是空间矢量PWM控制。3.1三相逆变器电压空间矢量PWM控制原理图1所示的两电平三相逆变器实际上共有8种开关状态。定义三相的开关函数分别为Sa，Sb，Sc。当A相桥臂T1导通T4关断时Sa=1，当T1关断T4导通时Sa=0;Sb，Sc的定义同Sa。用三相开关函数的组合可以表示8组开关状态的控制字，分别为0(000),1(001),2(010),3(011),4(100),5(101),6(110),7(111)。设三相交流系统各相电压为：。。(1)其中为相电压基波幅值。(1)式中三个相电压瞬时值可以用一个以角速度在空间旋转的电压矢量在A、B、C各相轴线上的投影表示。经过计算可以得到：(2)式（2）即为三相A、B、C变量变成两相d、q变量的变换式。以上每一种开关状态对应一组确定的A、B、C各相电压和线电压瞬时值。但是，在0(000)和7(111)，即三个桥臂下管全部导通和上管全部导通时，三相逆变器的输出电压为零，称为零态，对应的矢量和为零矢量。其余六个为非零矢量。根据开关变量的定义，可以得到线电压与开关函数的关系：(3)
