国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

一種三電平逆變器SVPWM快速算法研究

2014-06-23 09:50:28夏加寬
電氣技術(shù) 2014年7期
關(guān)鍵詞:扇區(qū)導(dǎo)通電平

夏加寬 范 倩

(沈陽工業(yè)大學電氣工程學院,沈陽 110870)

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,多電平逆變器拓撲在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛,其中 NPC三電平逆變器應(yīng)用最多[1]。三電平逆變器的輸出性能主要取決于調(diào)制算法,SVPWM 技術(shù)以其易于數(shù)字實現(xiàn),電壓利用率高等特點,在三電平逆變器中得到廣泛應(yīng)用[2-3]。三電平可以看成上下兩個兩電平的組合,諧波含量大約為兩電平的1/3,主要高次諧波遠高于開關(guān)頻率。其SVPWM調(diào)制原理與兩電平逆變器是一致的,但其需控制的矢量比兩電平的多,因此算法也復(fù)雜。傳統(tǒng)三電平逆變器的SVPWM算法,在進行參考矢量扇區(qū)判斷及計算基本矢量作用時間方面,這些操作給控制器帶來了很大負擔[4-8]。

因此本文針對三相永磁同步電動機,提出了一種改進的 SVPWM 算法,并將它運用于三相永磁同步電動機的控制系統(tǒng)。通過Vref與α軸的夾角為θ,就可以進行扇區(qū)判斷,再利用查表得到基礎(chǔ)矢量的作用時間,簡化了算法步驟。最后,在三電平SVPWM 方法的基本原理和算法的基礎(chǔ)上,詳細介紹了在Matlab/Simulink環(huán)境下對算法仿真的方法,并給出了仿真結(jié)果。

1 三電平逆變器主電路結(jié)構(gòu)

中點電壓箝位型三電平逆變器主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。其每一相橋臂上都有4個開關(guān)管、4個反向恢復(fù)二極管和 2個箝位二極管。如 B相,當 Sb1、Sb2導(dǎo)通,Sb3、Sb4關(guān)斷時,輸出電平Ud/2,令開關(guān)狀態(tài)為2;當Sb2、Sb3導(dǎo)通,Sb1、Sb4關(guān)斷時,輸出電平為0,令開關(guān)狀態(tài)為1,;當Sb3、Sb4導(dǎo)通,Sb1、Sb2關(guān)斷時,輸出電平為-Ud/2,令開關(guān)狀態(tài)為0。因此總共有 3種開關(guān)狀態(tài),即 2、1、0,則三相三電平逆變器共有33=27種開關(guān)狀態(tài)。

圖1 三電平逆變器主電路結(jié)構(gòu)

Sb1和 Sb3,Sb2和 Sb4的工作狀態(tài)恰好相反,即工作在互補狀態(tài)。零矢量包含3個冗余開關(guān)狀態(tài),每個小矢量包含兩個冗余開關(guān)狀態(tài),因此27個開關(guān)狀態(tài)實際只對應(yīng)于 19個開關(guān)矢量,即 1個零矢量V0;6個小矢量V1、V2、V3、V4、V5、V6幅值、為Ud/3;6 個中矢量 V8、V10、V12、V14、V16、V18幅值為和 6 個大矢量 V7、V9、V11、V13、V15、V17幅值為2Ud/3。

三電平的空間矢量圖由這19個空間矢量組成,如圖2所示??臻g矢量的主要思想是,判斷出參考電壓所在區(qū)域后,選擇該區(qū)域中離參考矢量最近的三個矢量合成參考矢量,并通過計算得到每個矢量的作用時間,將矢量作用時間轉(zhuǎn)換到開z關(guān)管的通斷時間,得到每一個開關(guān)管的PWM脈沖。

圖2 區(qū)域判斷仿真波形

2 三電平逆變器SVPWM方法原理

2.1 參考矢量Vref所在扇區(qū)判斷

1)判斷大扇區(qū)號N

永磁同步電動機的A、B、C三相定子軸線在空間沿逆時針方向排列,三個幅值相同并且相位互差120°正弦量按照公式,此時電動機定子上的三相瞬時電壓為

2)判斷小扇區(qū)號n

圖3 三電平逆變器空間矢量分布圖

表1 小扇區(qū)判斷表

(續(xù))

2.2 判斷基礎(chǔ)矢量作用時間

三電平 SVPWM 逆變器開關(guān)順序設(shè)計要求如下:

1)從一種開關(guān)狀態(tài)切換到另一種開關(guān)狀態(tài)的過程中,僅影響同一橋臂上的兩個開關(guān)器件:一個導(dǎo)通,另一個關(guān)斷。

2)從一個扇區(qū)(或區(qū)域)轉(zhuǎn)移到另一個扇區(qū)(或區(qū)域)時,無需開關(guān)器件動作或只需最少的開關(guān)動作。

3)開關(guān)狀態(tài)對中點電壓偏移的影響最小。

以第一扇區(qū)為例,當Vref位于Ⅰ扇區(qū)(1)時,即N=1,n=1,如圖4所示。

圖4 Vref位于Ⅰ(1)

設(shè)T1、T2、T3是V0、V1、V2的作用時間,定義三電平逆變器的調(diào)制比,為了方便計算引入Ta、Tb、Tc,令

小扇區(qū)為基本單元,改變小扇區(qū)內(nèi)三個基本矢量作用時間的順序,用一個大區(qū)的作用時間可以得到另外五個大區(qū)的所有作用時間。利用表2可以計算各個區(qū)域矢量作用時間T1、T2、T3。

表2 N=1~6扇區(qū)基礎(chǔ)矢量作用時間

2.3 時間狀態(tài)分配

得到每個區(qū)域的矢量作用時間后,在每個區(qū)域中進行矢量時間分配,應(yīng)滿足以下幾個基本規(guī)則。

1)為了優(yōu)化開關(guān)頻率,每次開關(guān)矢量變化時,只有一個開關(guān)函數(shù)改變,且不能躍變。

2)為消除偶次諧波,實現(xiàn)控制方便,在一個開關(guān)周期中,以某個矢量為中心軸對稱分布選擇開關(guān)矢量。

3)等分分配等效矢量作用時間。

第一步,實現(xiàn)七段式時間分配,以Ⅰ扇區(qū)4小區(qū)域為例,如圖 5所示,矢量作用順序:211 →210 →110 →100 →110 →210 →211

圖5 Vref位于Ⅰ(4)七段式開關(guān)模式圖

每個區(qū)域的基本矢量作用時間 T1、T2、T3,是按照以正小矢量為每個采樣周期起始矢量的次序排列的,因此所有區(qū)域的七段式時間分配是一樣的,但T1、T2、T3的值不同。當N=l或3或5時,如圖6(a);當N=2或4或6時,如圖6(b)所示。

圖6

為實現(xiàn)矢量作用時間的分配,根據(jù)矢量作用順序改變每個大區(qū)域中T1、T2、T3的順序,如圖7所示。

圖7 矢量作用時間計算

圖8 矢量作用時間分配

本文采用分布法七段式,通過時間疊加產(chǎn)生含有與矢量狀態(tài)相對應(yīng)時間的梯形波M,作為矢量狀態(tài)次序模塊的分配信號,如圖8所示。以M為載體,代表一個周期中第M個作用矢量,通過M值完成時間分配,改變工作矢量的切換。其中三角波的幅值和周期相等,均為開關(guān)周期Ts,三角載波幅值零點作為觸發(fā)。

仿真結(jié)果看出,每個周期含有高度分別為l,2,3,4,5,6,7的七級階梯,作為矢量狀態(tài)多路選擇開關(guān)器件的控制信號輸入。每級階梯的寬度即為相應(yīng)矢量狀態(tài)的作用時間。

第二步,矢量狀態(tài)次序分配。依據(jù)狀態(tài)作用次序原則,每個采樣周期以正小矢量作為起始矢量,0、1、2表示矢量狀態(tài)N,O,P。

第三步,矢量狀態(tài)轉(zhuǎn)成開關(guān)狀態(tài)。矢量狀態(tài)指低電平、零電平、高電平,開關(guān)狀態(tài)表示逆變器主電路中的開關(guān)器件工作狀態(tài)為關(guān)斷或?qū)?。?、1、2分別表示低電平,零電平,高電平的三種電平狀態(tài),用0,1分別表示關(guān)斷、導(dǎo)通開關(guān)器件的工作狀態(tài)。其中每相的開關(guān)器件按從上到下的順序編號,根據(jù)矢量狀態(tài)與開關(guān)狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系以及每相開關(guān)器件的編號順序,具體的對應(yīng)關(guān)系為:0對應(yīng)0011、1對應(yīng)0110、2對應(yīng)1100,矢量狀態(tài)轉(zhuǎn)化為開關(guān)狀態(tài)的仿真模型如圖9所示。

圖9 矢量狀態(tài)轉(zhuǎn)化成開關(guān)狀態(tài)仿真圖

3 仿真結(jié)果與分析

逆變器仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖10所示,輸入直流電壓500V,開關(guān)頻率10kHz,系統(tǒng)分為三大部分,即:三電平SVPWM模塊、三電平逆變器模塊、永磁同步電動機模塊。驗證本文所提出的簡化三電平SVPWM算法的正確性。

A相橋臂開關(guān)管的脈沖波形如圖11,可見每相開關(guān)管均為第一、三管互補,第二、四管互補,第二、三管必有一個導(dǎo)通。永磁同步電動機線電壓波形如圖12所示。

圖13(a)、(b)分別為三電平逆變器、兩電平逆變器FFT分析結(jié)果,通過對比諧波分析頻譜得出在高頻處,載波頻率及載波頻率倍數(shù)處的諧波含量,三電平比兩電平有明顯的降低。根據(jù)公式6 n± 1(n=1,2,3… ) ,低頻處主要為 5、7、11、13、17、19次諧波,三電平的 5、7、11、13次諧波明顯降低,諧波含量近似為兩電平的1/3。實驗測得為永磁同步電機90Hz負載運行時的電流波形如圖14所示。

圖10 三電平逆變器仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖11 A相橋臂PWM脈沖

圖12 永磁同步電機線電壓波形圖

圖13

圖14 永磁同步電動機A相電流

4 結(jié)論

為了解決傳統(tǒng)三電平空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)實現(xiàn)起來比較復(fù)雜的問題,本文通過Vref與α軸的夾角為θ,就可以進行扇區(qū)判斷,再利用查表得到基礎(chǔ)矢量的作用信號時間,這種算法簡化了空間電壓矢量脈寬調(diào)制的實現(xiàn)過程。大大簡化了區(qū)域判斷過程和作用時間計算,為三電平NPC逆變器 SVPWM 實時控制提供了一種十分有效的方法。通過仿真驗證了算法的正確性和有效性,具有較高的實用價值。

[1]JIANG X, XIAO X. An improved multilevel SVPWM and its generalized algorithm [J]. Proceedings of the CSEE, 2007, 27(4):90-95.

[2]HE F Y. Study and realization of simplified SVPWM algorithm based on multilevel inverter [J]. Power Electronics, 2008, 42(8): 1-5.

[3]陳娟, 何英杰. 三電平空間矢量與載波調(diào)制策略統(tǒng)一理論的研究[J]. 中國電機工程學報, 2013(5).

[4]張傳金, 王志業(yè). 基于DSP28335的三電平SVPWM算法研究[J]. 電力電子技術(shù), 2011(6).

[5]SHENG W H, LI CH J, et al. Investigation on space vector PWM method for three-level convertor equipped with IGCT [J].Transactions of China Electrotechnical Society, 2007, 22(8): 1-6.

[6]范必雙, 譚冠政, 樊紹勝. 三電平矢量控制變頻器隨機SVPWM技術(shù)[J]. 電機與控制學報, 2013(4).

[7]韓耀飛, 譚國俊. 基于簡化三電平 SVPWM 算法的逆變器研究[J]. 電力電子技術(shù), 2008 (1).

[8]旬斌, 馮曉云. 600坐標系下三電平逆變器SVPWM實現(xiàn)[J]. 電力電子技術(shù), 2011(5).

猜你喜歡
扇區(qū)導(dǎo)通電平
分階段調(diào)整增加扇區(qū)通行能力策略
南北橋(2022年2期)2022-05-31 04:28:07
基于Petri網(wǎng)的無刷直流電機混合導(dǎo)通DSP控制方法
一類防雷場所接地引下線導(dǎo)通測試及分析
甘肅科技(2020年20期)2020-04-13 00:30:22
U盤故障排除經(jīng)驗談
基于貝葉斯估計的短時空域扇區(qū)交通流量預(yù)測
180°導(dǎo)通方式無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動研究
電測與儀表(2016年1期)2016-04-12 00:35:12
NPC五電平Z源逆變器的設(shè)計研究
重建分區(qū)表與FAT32_DBR研究與實現(xiàn)
基于三電平光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的研究與實踐
基于NPC三電平變換器的STATCOM研究
電測與儀表(2015年2期)2015-04-09 11:28:58
淮阳县| 荥经县| 都安| 伽师县| 文昌市| 龙海市| 宜宾县| 万载县| 高雄县| 罗定市| 德昌县| 饶阳县| 内江市| 商南县| 瑞丽市| 包头市| 佳木斯市| 龙口市| 咸丰县| 青神县| 湘潭县| 岳阳县| 营口市| 景宁| 柯坪县| 措美县| 辉南县| 华池县| 石狮市| 永宁县| 奉化市| 剑川县| 维西| 九寨沟县| 五莲县| 太原市| 资兴市| 项城市| 滁州市| 溧水县| 昌图县|