三电平逆变器SVPWM过调制控制策略综述

李阳,戴鹏,于月森,曹兴,蒋正友

(中国矿业大学 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221008)

1 引言

三电平电压型逆变器(VSI)因其具有开关器件电压应力低、输出电压纹波小等优点,在交流传动、不间断电源和有源滤波器等高性能电力电子装置中得到了广泛的应用[1,2]。三电平 VSI中PWM调制方法主要分为采用基于载波比较的脉宽调制技术或基于电压空间矢量的脉宽调制技术(SVPWM)。SVPWM 因其易于实现,电压利用率高,输出电流谐波成分少,低脉动转矩等优点[2],在高性能交流调速系统中得到广泛应用。

20世纪90年代以前,几乎所有对SVPWM策略的研究都局限在线性调制范围内。随着人们对电机输出转矩或逆变器低压适用性要求的提高,从20世纪90年代初开始,越来越多的学者开始致力于SVPWM策略在过调制范围内特性的研究,如典型单、双模式过调制[3,4]、基于空间矢量分类技术过调制[5～7]、基于叠加原理SVPWM过调制[8]等。在不增加任何硬件的情况下,有效的SVPWM过调制策略可以用非线性过调制区将线性调制区和系统最大可能输出(6阶梯波)进行平滑衔接,系统的调制范围能够由线性调制区的最大范围0～90.7%扩展到0～100%[9],可以满足多数高转矩输出或低电压场合的需求,但是过调制策略不可避免地引起了逆变器输出电流畸变,特别是6次谐波[10,11]。

本文分析了过调制产生的原因,总结了几种典型的过调制控制策略,讨论了它们各自的优缺点,并指出了现有过调制策略中存在的问题。

2 三电平逆变器矢量及过调制

图1为三电平逆变器电压空间状态矢量图[12],其中包括6个长矢量,6个中矢量,12个短矢量和3个零矢量。……