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PWM 逆变器(三、不连续 PWM 技术)

PWM 逆变器(三、不连续 PWM 技术) 本文为个人学习翻译版权归原作者及Elsevier所有如有侵权请联系删除。原书《Electric Motor Control DC, AC, and BLDC Motors》前面描述的 PWM 技术使用了连续的调制即一个逆变器 的所有三个极都会有 开关动作。 在 不连续调制中或者两相调制开关动作只在三级里两级发生从而实现降低切换频率。尽管 不连续调制的目的是降低开关频率一些特性比如切换损耗谐波电压线性度会根据开关的不工作的区间即不调制区间的位置而变化。因此根据不调制区间的位置有多种不同的不连续 PWM 技术。这里描述六种不连续PWM技术。由于三相系统的对称性每个基波周期内调制停止的范围最多可总共为120°这意味着充分利用未调制区有效的开关频率可以降低到连续PWM的 66.7%。尽管未调制区可以放在任何位置一般放在相电流的峰值附近来减少开关损耗。这是因为开关损耗和电流幅值成正比因此有必要根据负载的功率因数放置未调制段的位置。3.1 60° 不连续 PWM 技术这种60°不连续的脉冲宽度调制技术在每一个相电压波形正负峰值附近的两个60°区间中停止切换每一个开关器件。这个DPWM技术对于几乎为1的功率因数的负载比如电网接口、UPS、PMSM具有了最小开关损耗特性。下图展示了 使用 60° DPWM技术下MI0.9 和 1.15 的极电压和相电压的波形。在 60° DPWM技术中在相电压的正峰值附近的60°段极参考电压被钳位到正直流母线电压。所以上面的开关在那段区间里一直为“开”在相电压的负峰值附近的60°段极参考电压被钳位到负直流母线电压。所以下面的开关在那段区间里一直为“开”。另外的区间调节极参考电压的幅值来得到期望的基波电压。下一节里讨论 DPWM的极参考电压是怎么得到的。3.2 60°±30°不连续 PWM 技术对于具有滞后功率因数负载如感应电机为了得到最小切换损耗调制应该在 相电压峰值的 30°相位差处的 60°区间内停止。对于具有超前功率因数负载如感应发电机为了得到最小切换损耗调制应该在相电压峰值的 -30°相位差处的 60°区间内停止。3.3 ±120° 不连续 PWM 技术有一种简便的 120° DPWM 技术调制会在 120°范围内停止。未调制区间可以是相电压波形的最大的120°或者最小的120°。但是这些技术对开关器件会有不均匀的热应力。3.4 30° 不连续 PWM 技术30° 不连续 DPWM 相比于其他DPWM技术有更小的谐波失真。他有四个未调制区每一个都是30°。极参考电压在DPWM中是非正弦波形其形状取决于未调制范围的位置。DPWM技术可以降低切换损耗并在高调制范围内提升波形质量。但是低调制范围内的表现和它的实现复杂度限制了DPWM的应用。另外在极低的调制范围内在参考电压和输出电压之间有非线性关系。从所有PWM技术在相等的逆变器平均切换频率下的HDF曲线可以看到CPWM的HDF在低调制范围内更好但是DPWM在高调制范围内MI0.8的HDF更好。DPWM可以通过改变SVPWM中零矢量的持续时间来实现。这意味着调节三角载波PWM中的极电压等价于改变SVPWM中的零矢量。SVPWM和载波PWM之间是有这样的联系的。下图是六种不连续PWM技术和它们的零矢量分布。这里是分布因数表示零矢量在调制区间里的分布。和是V0和V7的持续时间。这个分布因数有范围在之间是连续调制或是不连续调制。最好的选择是也就是经典的对称SVPWM技术。就是只有V7使用得到120°DPWM就是只有V0使用得到-120°DPWM。每60度交替使用0、1得到其他四种DPWM技术。所有这些PWM有趣的是所有的相参考电压都是纯正弦的但是它们的极参考电压调制信号是不同的导致调制性能不同。
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