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基于电压空间矢量控制的三相逆变器的研究

1、SVPWM逆变电路的基本原理及控制算法

图1.1中所示的三相逆变器有6个开关，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态， 三相桥臂的上下开关模式得到八个电压矢量，包括6个非零矢量(001)、(010)、(011)、(100)、(101)、(110)和两个零矢量 (000)、(111).

图1.-1 三相桥式电压型有源逆变器拓扑结构

在平面上绘出不同的开关状态对应的电压矢量，如图1.2所示。由于逆变器能够产生的电压矢量只有8个，对与任意给定的参考电压矢量，都可以运用这8个已知的参考电压矢量来控制逆变器开关来合成。

?U2(010)Usv3U6(110)ⅠⅤU3(011)u?UcU0(000)ⅣU1(001)U7(111)?Usv1Ⅲu?U4(100)Usv2?ⅥⅡU5(101)

图1.2 空间电压矢量分区

图1.2中，当参考电压矢量在1扇区时，用1扇区对应的三个空间矢量Usv1、Usv2、Usv3来等效参考电压矢量。若1.2 合成矢量Uref所处扇区N的判断

三相坐标变换到两相???坐标：

?u?(t)?????u?(t)???11???(t)?u1 - -ao?2?22?????u(t)? （1.1） 3?33??bo?0 -(t)???uco?22????...............

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根据u?、u?的正负及大小关系就很容易判断参考电压矢量所处的扇区位置。如表1.1所示。

表1.1 参考电压矢量扇区位置的判断条件

判断 条件 N u?＞0 u?≤0 u??3u? 1 u??3u? u??0 u??0 3 5 u???3u? 6 u???3u? u??0 u??0 2 4 可以发现，扇区的位置是与u?、 3u??u?及?3u??u?的正负有关。为判断方便，我们设空间电压矢量所在的扇区N

N=A+2B+3C （1.2）

其中，如果u? ＞0，那么A=1,否则A=0

如果3u??u? ＞0，那么B=1,否则B=0 如果?3u??u? ＞0，那么C=1,否则C=0

1.3 每个扇区中基本矢量作用时间的计算

在确定参考电压矢量的扇区位置后，根据伏秒特性等效原理，采用该扇区三个顶点所对应的三个电压空间矢量来逼近参考电压矢量。以参考电压矢量位于3扇区为例，如图1.3所示，参考电压Uref与U4的夹角为?。

?U6(110)UrefTsU6T260??U4(100)U4T1?

图1.3 电压空间矢量合成示意图

根据伏秒特性等效原理算出

?1?T?3uref??uref?2?1?3Ts????T2uref?Vdc???T0?Ts?T1?T2?????Vdc3Ts （1.3）

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开关周期Ts与T1?T2未必相等，其间隙时间可用零矢量U7或U0来填补。引入通用变量X，Y，Z

??X?????Y????Z???3TdcssV3T2V3T2VU? （1.4）

????3U??U??dcs3U??U?dc根据前面确定的扇区标号N，可得到空间矢量所处的扇区与两个边界矢量

T1、T2作用时间的关系，如表1.2所示

表1.2 扇区编号与计算时间的关系

N 1 Z Y 2 Y -X 3 -Z X 4 -X Z 5 X -Y 6 -Y -Z T1 T2 T3

T0?Ts?T1?T2 当T1+T2＞Ts时，达到饱和状态就要对矢量作用时间应作出限制。

T1、T2做如下修正：

?*T1?T1?Ts??T1T2? （1.5） ?*T2T?T2?T1?T2s?2.2.3 电压空间矢量切换点的计算

计算出相邻两个空间电压矢量的作用时间后，则应确定每个空间电压矢量开始作用的时刻，以第3扇区为例，其所产生的三相波调制波形在时间Ts时段中如图2.5所示。采用七段式空间矢量合成方式，每个扇区的合成矢量均以零矢量(000)开始和结束，中间用零矢量（111）, 其余时间有效矢量合理安排。如图1.4所示。

零矢量矢量A（000）矢量B零矢量（111）矢量B零矢量矢量A（000） 图1.4 基本电压矢量分配

将零矢量周期分成三段，其中矢量uref的起、终点上均匀分布矢量u0，而在

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