電流型組合變流器矢量控制技術研究

摘要：闡述了電流型組合相移空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的基本原理和優(yōu)點，該技術與組合相移正弦脈寬調制(SPWM)技術基本原理相同，但其電流利用率較高，且便于數字化實現。分析了電流型變流器基本工作原理，并依據組合變流器系統(tǒng)中變流器單元的工作特點提出了簡單的基于d，q坐標的控制方案。最后進行了系統(tǒng)樣機實驗及數字仿真，結果證實了相移SVPWM技術的有效性和所提出的控制策略的正確性。
關鍵詞：變流器；相移；空間矢量脈寬調制

1 引言
提高電力電子變流裝置的功率容量，改善其輸出性能是現代電力電子技術的重要發(fā)展方向之一。大功率裝置對變流裝置的輸入輸出特性有較高要求。目前，為滿足低損耗要求，大功率可關斷器件開關頻率一般限制在1 kHz以下，不能單純依靠PWM法實現低諧波，相移SVPWM是一個較好的解決方案，因而被廣泛研究和應用。

2 相移SVPWM技術原理
圖1為所提出的組合變流器及其控制框圖。為防止直流側電流斷路，同時遵循交流側電流PWM基本原理，必須保證上、下側橋臂中各有且僅有一路導通。這樣三相橋臂共有9種組合狀態(tài)：設某相上橋臂導通，下橋臂關斷時，其值為1；下橋臂導通上橋臂關斷時，其值為-1；其他情況其值為0；則變流器三相交流側電流iwj(j=a，b，c)為：
iwj=YjId (1)
式中：Yj為三值邏輯待定系數(取0，-1，1)；Id為直流側電流。

這樣將獲得9個基本電流矢量，在α，β坐標系下可表示為如圖2所示。

電流矢量i*在復平面上隨時間變化的軌跡為圓。對三相正弦電流調制波采樣，其采樣頻率為fs，則離散電流矢量i(k)及其位置角φ(k)可表示為：

式中：M，f為正弦電流調制波的幅值、頻率。
具體矢量模式轉換原則是：從一個基本矢量轉換到另一個基本矢量的過程中，有兩個功率器件的狀態(tài)同時發(fā)生變化，且在任意一個大的特征區(qū)間中，總有3個功率器件的狀態(tài)保持不變。這樣可盡可能減少每相電流矢量的最大偏差。
相移SVPWM與相移SPWM基本原理相似。具體而言，就是圖1的n組變流器單元中，所有單元采樣點依次相位差△θ=2πf／(fsn)。