低開(kāi)關(guān)頻率下的不對稱(chēng)空間矢量脈寬調制
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隨著(zhù)電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率變換裝置在工業(yè)生產(chǎn)機械傳動(dòng)領(lǐng)域的應用日趨廣泛。大功率傳動(dòng)中，降低功率器件開(kāi)關(guān)頻率可有效降低開(kāi)關(guān)損耗且可增大大功率變換裝置輸出功率，但也會(huì )造成一系列問(wèn)題。目前，國內外學(xué)者對大功率變換裝置低開(kāi)關(guān)頻率控制系統的研究，一類(lèi)側重于低開(kāi)關(guān)頻率下的高性能控制策略，如文獻中基于復矢量解耦的新型電流調節器，以及基于模型預測的控制方法。另一類(lèi)著(zhù)重于PWM的改進(jìn)算法，其中較大一部分是基于開(kāi)關(guān)角直接調制的優(yōu)化PWM，此類(lèi)優(yōu)化算法存在只能實(shí)現穩態(tài)離線(xiàn)求解、算法較為復雜等缺陷。
文獻指出，用于固定開(kāi)關(guān)頻率的PWM算法可分為自然采樣PWM，規則采樣PWM，直接PWM這三類(lèi)。其中，自然采樣PWM諧波輸出性能較好，但求解極復雜；目前應用較廣泛的SVPWM是規則采樣的一種，其實(shí)現簡(jiǎn)單，但與自然采樣相比存在基帶諧波系數較大的缺點(diǎn)；而不對稱(chēng)規則采樣指在一個(gè)載波周期內設置兩個(gè)采樣點(diǎn)，輸出諧波性能與自然采樣類(lèi)似。這里針對低開(kāi)關(guān)頻率下PWM輸出諧波性能變差、控制系統帶寬降低、電流畸變率增大等問(wèn)題，提出將不對稱(chēng)規則采樣與SVPWM相結合的ASVPWM，充分結合了SVPWM實(shí)現簡(jiǎn)單，不對稱(chēng)規則采樣諧波輸出性能較好的優(yōu)勢，有效改善了低開(kāi)關(guān)頻率下的PWM輸出諧波性能，降低了輸出電流畸變率。Matlab仿真及DSP實(shí)驗驗證了該調制算法的有效性。
2 不同采樣方式時(shí)的諧波性能分析
2．1 不對稱(chēng)規則采樣原理
以?xún)呻娖捷d波調制為例介紹不對稱(chēng)規則采樣原理，圖1示出不同采樣方式下逆變器單相橋臂的輸出開(kāi)關(guān)脈沖(為便于區分，此處人為加大了一個(gè)載波周期內的調制波幅值變化)。
可見(jiàn)，自然采樣的采樣時(shí)刻由載波ur與調制波uc交點(diǎn)決定，輸出脈沖一般不基于載波峰值對稱(chēng)；對稱(chēng)規則采樣的采樣點(diǎn)固定在每個(gè)載波周期的負峰值(或正峰值)處，輸出脈沖基于載波峰值對稱(chēng)；不對稱(chēng)規則采樣的采樣點(diǎn)固定在1／4載波周期和3／4載波周期處，輸出脈沖一般不基于載波峰值對稱(chēng)。
2．2 諧波性能分析
采用二重傅里葉積分進(jìn)一步分析3種不同采樣方式下相電壓(相對于直流母線(xiàn)零點(diǎn)間的相電壓)的諧波組成，定義x(t)，y(t)分別為ur及uc的時(shí)域分量，具體為：
x(t)=ωct+θc， y(t)=ω0t+θ0 (1)
式中：ωc為載波角頻率，ωr=2π／Tc，Tc為載波周期；ω0為基波(正弦)角頻率，ω0=2π／T0，T0為基波周期；θc為載波的任意相位偏移；θ0為基波的任意相位偏移。
以a相為例，3種采樣方式下相電壓的二重傅里葉積分表達式為：
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