一種三相四橋臂逆變器的解耦控制策略
加入技術(shù)交流群
采用上述控制方法可實現(xiàn)三相電壓電流解耦的原因是：根據(jù)不對稱分量法，三相逆變器的三相電流可分解為正序、負序和零序分量。如果需要保證在不平衡負載條件下，三相輸出電壓對稱，那么必須保證各相相電流中只存在正序和負序電流而不存在零序電流，即只要利用三相四橋臂逆變器的第四橋臂為三相逆變器的零序電流提供通路，就能實現(xiàn)三相輸出電壓平衡，也能實現(xiàn)三相電壓電流的解耦控制。接下來討論如何得到三相電流中的零序電流：所有3k次諧波(k為自然數(shù))均為零序電流，而三相電流經(jīng)過三相正負半波整流后得到的電流包絡(luò)線，也正好含有3k次諧波，可見三相電流經(jīng)正負半波整流后得到的包絡(luò)線實際上就是三相電流中的零序電流。
4 控制策略對直流電壓利用率的影響
將第四橋臂的電流給定信號取出，分別加到a，b，c三相電壓環(huán)的輸出端。由于第四橋臂電流為零序電流，其含量最多的是3次諧波，因此也可以理解為在a，b，c三相的調(diào)制信號中加入了3次諧波。采用3次諧波注入的正弦波調(diào)制時，正弦基波的幅值被削低。同樣在調(diào)制度為1的情況下，調(diào)制波中含有更大的基波幅值，根據(jù)控制原理，輸出信號是跟隨給定信號的，既然給定信號中調(diào)制波基波幅值增大，那么逆變器輸出端產(chǎn)生的基波幅值也隨之增大，從而提高了逆變器的直流母線電壓利用率。3次諧波注入的正弦波調(diào)制與常規(guī)的正弦波調(diào)制相比，直流電壓利用率提高了13．4％。
5 實驗
研制了一臺采用零序電流注入法控制的三相四橋臂逆變器原理樣機，設(shè)計參數(shù)為：E=290 V，交流輸出電壓115 V，輸出電壓頻率400 Hz，La=Lb=Lc=240μH，Ca=Cb=Cc=14μF，額定負載6 kVA，每相2 kVA。實驗波形如圖4所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/159582.htm
圖4分別為原理樣機在三相空載和三相平衡阻性額定負載時iLa，uoa，uob，uoc的波形，可見，輸出電壓波形正弦度較高，畸變很小，因此該控制方法可有效地實現(xiàn)三相四橋臂逆變器的控制。
表1示出逆變器帶三相不對稱負載時的實驗數(shù)據(jù)?？梢姡斬撦d功率出現(xiàn)不平衡時，采用零序電流注入法控制的三相四橋臂逆變器輸出電壓仍能保持平衡，因此該逆變器具有較強的帶不平衡負載能力。此外根據(jù)經(jīng)驗，采用三相半橋逆變器時，若輸出相電壓有效值為115 V，則需360V直流母線電壓，而在所提出的控制策略下，逆變器直流母線電壓僅為290 V，可見直流母線電壓利用率有所提高。
圖5示出原理樣機效率曲線。可見，6 kVA額定負載時，逆變器效率可達96．5％，變換效率較高。
6 結(jié)論
在分析了三相四橋臂逆變器數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，研究了一種三相四橋臂逆變器解耦控制策略。該方法將傳統(tǒng)的PWM控制方法和零序電流注入結(jié)合起來，控制方法簡單、易于理解，避免了采用空間矢量控制方法帶來的計算復雜，克服了必須依賴數(shù)字處理器進行計算的缺點。理論和實驗均表明，該控制方法使逆變器具有輸出電壓波形總諧波畸變率低，變換效率較高，帶不平衡負載能力強和能提高直流母線電壓利用率等特點，因此適合作為恒壓、恒頻的三相逆變電源而廣泛使用。
評論