基于三相PWM整流器的无死区空间矢量调制策略精.docx

1、基于三相PWM整流器的无死区空间矢量调制策略精第卷第期年月中国电机工程学报如“文章编号：（）基于三相整流器的无死区空间矢量调制策略毛鸿，吴兆麟（浙江大学电力电子技术国家专业实验室，浙江杭州）峪。，（衄墙，。，）】塔“画血廿甜在分析了电压型整流器换流过程的基础上提出了电压型整流器的无死区控制策略改善了这类变换器的工作性能。并与分区零矢量的调制方式相结合提出了无死区的分区零矢量不连续控制策略。实验结果证实了所提控制策略的可行性及其在改善相应变换效率方面的优越性。关调：空间矢量调制；无死区控制；三相整流器中圈分娄号：文献标识码：（）出州地，州币比叫（）盯鹫目晰刮涮哪蝎掣呲【，阻扭印掣埘矗岛划粕锄眦南

2、蛆砣衄刚【“翳驯吣（）删日锄锄掰咖廿啪（），盯虻峭酣协口辨眦。曲惜呻肚脑，幽衄。商孕蹄士州目口嗍鲥尊引言空间矢量调制（）【卫具有直流电压利用率高、数字实现容易等优点。常规的空闻矢量调制模式，器件的开关频率等于采样频率，通常将其定义为连续空间矢量调制。对于不连续空间矢量调制。器件的平均开关频率为采样频率的倍，这有利于降低变换器的开关损耗。针对死区设置引起的输出电压谐波含量增加、电压利用率和可靠性降低等弊端，文】提出种无死区控制方法。该方法除可以消除死区设置带来的负面影响外还可以避免拖尾引起的直通损耗有利于变换器效率的提高。本文根据零矢量的安排模式将不连续空间矢量调制分为单一零矢量和分区零矢量喝并

3、用扇区任意旋转的概念概括了具有普遍意义的分区零矢量。在对各种不连续、，的实现原理、不开关区域范围、开关损耗降低比例等分析的基础上本文提出基于三相整流器的无死区零矢量分区控制策略。实验结果验证了控制策略的可行性以及在降低变换器损耗方面的优越性。玎州婶，印叼试讧扣缸痢士嚣。盼可。帅甘盯曲士州盯眦语叩盯，瑚加五“叫由脚瞪山悱日血恼眦。【蛆啪协吼虻哪删时埘衄氏坤唧。山；眦一五；摘要：与常规的连续空闻矢量调制（）相比不连续空间矢量调制可使器件的平均频率低于采样频率固而可降低变换器的开关损耗。该文分析了不连续二种形式单一零矢量和分区零矢量的工作原理、实现方式及开关损耗的计算方怯。这种不连续可使平均开关频率

4、降低约。通常电压型变换器上下桥臂问的换汽死区不仅增加谐波音量，并降低了电压利用宰和可靠性。该文万方数据第期毛鸿等：基于三相整流器的无死区空间矢量调制策略空间电压矢量与空间矢量调制假设给定的电压空间矢量：位于图（）的女扇区，矢量仉、巩为与；相邻的非零矢量，则三相电压型整流器的开关等效电路图如：可以甩空间电压矢量巩合成图所示，定义三相开关函数：、？：（）导通吣导通；（巩仉）韪。导通。导通式中和。是分别为矢量仉、仉的作用时沓伫羹兰间；为采样周期。零矢量的作用时间为“【。导通（）（）整流器三相输入电压可以用三相开关函数的常规将时间。平均分配给零矢量种组合表示，根据变换，三相电压可以表示成和，个采样周期

5、对应有次开关动作。扇区个离散的空间电压矢量：（）的开关序列如图（）所示，开关顺序为：。”棚（）。不连续空间矢量调制式中零矢量和位于六边形的中心，其余如果在个采样周期只插入种零矢量个个矢量在空间上两两互差。构成正六边形的个采样周期内的开关次数将从次减为次，开关频顶点如图（）所示。率降低。这包含两种情况，一种是在矢量空间的每个扇区都插入同一种零矢量（或，），本文称为单一零矢量；另一种是在不同的扇区（扇区可任意划分）交替安排。和两种零矢量，本文称为分区零矢量。单一零矢量单一零矢量有两种方式，一种是插入，一种是插入，本文分别称为方式和图三相电压型整流罄的开关等散圈啦州岫呻啊方式。图（）示出了方式和方式

6、对应的斟砷【雌硎相桥臂在时域的不开关区域（阴影部分），“，。为整流器输入电压基波。为整流器输入电流。整流器输玑入电压超前输入电流口角。根据估算，方式降低的开关损耗比倒为“）产：（）（）对于单位功率因数整流器，口一般成立，由式（）可得单一零矢量降低开关损耗（吣空间电压矢量图的幅度范围为：。注意到正弦波的对称性，式（）的估算结果对方式也适用。蹭分区零矢量对将矢量空间分成图（）所示的个扇区，其中带阴影的扇区插入零矢量，其余扇区插入零矢量对。当口时，给定空间矢量通过矢量、和合成，开关时序如图（）所示，在该区间嘞扇区的开关时序图？相桥臂在该。区域无开关动作。田空问矢量调制原理坤吲仰一肿空间扇区的戈崂不是

7、唯一的，为了得到具有普叩雠即叫廿吼遍意义的零矢量分区方法，假设圈（）所示的个万方数据中国电机工程学报第卷扇区可以自由旋转（个空间电压矢量的位置保持不变），假设扇区逆时针转过的角度为。，对任意的。值，对应可以得到任意的扇区划分模式。图（）示出了扇区逆时针旋转过程中，相桥臂不开关区域的变化过程，当。时不开关区域开始重复，因此扇区划分的有效旋转角度为。对。对应的零矢量分区模式，当口。时，开关损耗降低的比例为镑掳卜川对单位功率因数整流器，口。一般成立，开关损耗降低的范围为。调整分区模式使口成立，不开关区域将位于电流峰值的。区间，开关损耗的降低理论上可以达，本文将这种模式称为最优分区零矢量。腻瓜弘“心露

8、羽露羽。研方式帅。旷励方式励（丑）单一零矢量无死区控制策略对电压型变换器，当输入电流流进桥臂时上下桥臂的换流在上桥臂的二极管和下桥臂的鞠，卜砑秀勿功率管之间进行，此时上桥臂的功率管没有起作用，因此可以将其驱动信号封锁，这样下桥臂功率管的驱动信号就没有必要设置死区了。同理。当输入电流流出桥臂时上下臂的换流在上桥臂功率管和下桥臂的二极管之间进行，可以将下桥臂功率管的驱动信号封锁，上桥臂功率管的驱动信号也没有必要加入死区。通过对输入电流极性的检测可以生成上、下桥臂功率管的封锁信号。对带电流环的整流器电流信号极性的检测几乎不增加硬件成本。、彳劳羽防勿豳翻防翻瞬翻黝捌翻朗呖捌倒劾、彻分区零矢量田不连续的

9、不开关区域阴影部分）删川啤唧鹏叩蜘吼“蚰毡无死区的分区零矢量控制策略无死区的分区零矢量控制原理如图所示。采用最优分区零矢量，桥臂不开关区域位于输入电流（正负）峰值的个。区间。图中，二、占为、，调制输出的路互补驱动信号，遗荪水仉唧）“）仉（唧阴影部分代表高频脉冲；：、二分别为上下桥臂的封锁信号（高电平选通，低电平封锁）。上下桥臂最零矢量分鹾图爪。刊拓功耐扫砺娩功锄。厂叶刊洌捌捌。玉玉五五玉；玉：爿锄玎厂叶巾厂十十砑砑（）（髑区间的开关时序圄田分区零矢量调制愿理强蚰山叼砌。叨翰蝴“眦圃无死区的分区零矢量控制原理峨，盯山“帽。圳蚰目抽卅岫耻啦万方数据“坩自肼阻僦删镕”哪删圳目础目鞋￥：；目“目十，十

10、自日一，。女刖镕”，￥十目“。“自￥女日洲镕自女十日月一目。多。，乙。日日洲（镕）、（）女“一目镕目目镕自。日女女目十”口（）口计。圩目州，（）、（）“，（）、（）。目自目自。目“￥目洲镕￥自“自女自船目￥。口镕￥。￥删。目自口，自月一目女”女自目。自“目删目删镕目”言日自目自。目！且山曼且、圳一乒。且。哩代。啾器麓豢黧赫揣躲目，目日万方数据中国电机工程学报第卷鎏皇鎏尝量霎型兰燃：桩枞们皿蝴结论迅速增加是由过调制引起的。（）不连续空间矢量调制可以有效地降低整流器的开关损耗。（）无死区控制可以避免死区设置的负面影响，同时可以提高整流器的效率。（）无死区的最优分区零矢量是铲整流器在定频调制模式下开

11、关损耗最小，开关管受控时间最短的一种策略。该控制策略在保证整流器输入电流指标的同时，较大幅度地提高了整流器的变换效率。无死区的军矢量分区无死区常规，有死区常规）围种控制策略辅人电流对比叩酬蛔参考文献：】豇盯，种控制策略的效率曲线对比如图所示，在中低压输入时，三者效率的差别较大以输入电压为例。三者的效率分别为、，其中，无死区的零矢量分区、，最高。常规无死区控制比有死区控制效率略高，主要原因是无死区控制完全避免了拖尾引起的直通损耗。肛州酬州坤弘幻吲墙啦，（）：。耐阻“呻皓哪蚰廿托讲肿】。卯”（）：州惦啪，】解描帅硝州哼跏嚏州瞎哪啪呻朗（）：毛蔼（喈）三相电压蔓蔓藏嚣厦其控制策略的研究（坪哪出弛叫懈

12、删啪【韩拈叫嗨蜉）抗州：浙江大学（札口伽：面衄竹），收稿日期：；馥国日期：。作者简介：毛鸿（）男，博士，专业为电力电于与电力传动；吴兆一（），男教授博士生导师，从事电力电子技术方面的教学与科研工作。（无死区的零矢量分区；无死区常规；有死区常规）圉，种控创方式的效率对比蜘曲岫静。叫邺（责任编辑韩蕾）“、口疆、。、，、，、，、一、妒、一【上接第页伽呻砌姆）程昌钧（蛆帅由帅）弹性力学（妇时）兰】邓承仪，成培江（札盱【叽蝉）工程材料力学州：兰州大学出板社（。：帕僦婶蛆）试验（幄士窖啪饨“哪！）【北京：科学技术文献出版杜（日吨：钟啪。“哪弛嘲）蚺，【卓宁，孙家庆（吨皿咄）工程对巍接热（。趟叮）北京：机械

13、工业出版社（日吨：啦蚰呲盯骚），靳一收鞋日期：肿；改同期：。作者篱开；刘福国（一）男，工学硬士工程师，从事新机组调试、技术改造和监督服务等专业技术工作阜春华（一）。男工程师。从事检管曩工作。【业力发电厂汽水管道应力计算技术规定（蚴）（吐韩岫巾毗哪蛐岫啪健叫。帆）【】北京水利电力出版社（曲址州髑删吐啪），（责任编辑贾瑞君）万方数据基于三相PWM整流器的无死区空间矢量调制策略作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：毛鸿， 吴兆麟浙江大学电力电子技术国家专业实验室中国电机工程学报PROCEEDINES OF THE CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL EN

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