电流型组合变流器矢量控制技术研究

摘要：阐述了电流型组合相移空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的基本原理和优点，该技术与组合相移正弦脉宽调制(SPWM)技术基本原理相同，但其电流利用率较高，且便于数字化实现。分析了电流型变流器基本工作原理，并依据组合变流器系统中变流器单元的工作特点提出了简单的基于d，q坐标的控制方案。最后进行了系统样机实验及数字仿真，结果证实了相移SVPWM技术的有效性和所提出的控制策略的正确性。
关键词：变流器；相移；空间矢量脉宽调制

1 引言
提高电力电子变流装置的功率容量，改善其输出性能是现代电力电子技术的重要发展方向之一。大功率装置对变流装置的输入输出特性有较高要求。目前，为满足低损耗要求，大功率可关断器件开关频率一般限制在1 kHz以下，不能单纯依靠PWM法实现低谐波，相移SVPWM是一个较好的解决方案，因而被广泛研究和应用。

2 相移SVPWM技术原理
图1为所提出的组合变流器及其控制框图。为防止直流侧电流断路，同时遵循交流侧电流PWM基本原理，必须保证上、下侧桥臂中各有且仅有一路导通。这样三相桥臂共有9种组合状态：设某相上桥臂导通，下桥臂关断时，其值为1；下桥臂导通上桥臂关断时，其值为-1；其他情况其值为0；则变流器三相交流侧电流iwj(j=a，b，c)为：
iwj=YjId (1)
式中：Yj为三值逻辑待定系数(取0，-1，1)；Id为直流侧电流。

这样将获得9个基本电流矢量，在α，β坐标系下可表示为如图2所示。

电流矢量i*在复平面上随时间变化的轨迹为圆。对三相正弦电流调制波采样，其采样频率为fs，则离散电流矢量i(k)及其位置角φ(k)可表示为：

式中：M，f为正弦电流调制波的幅值、频率。
具体矢量模式转换原则是：从一个基本矢量转换到另一个基本矢量的过程中，有两个功率器件的状态同时发生变化，且在任意一个大的特征区间中，总有3个功率器件的状态保持不变。这样可尽可能减少每相电流矢量的最大偏差。
相移SVPWM与相移SPWM基本原理相似。具体而言，就是图1的n组变流器单元中，所有单元采样点依次相位差△θ=2πf／(fsn)。