高压变频器分段SPWM控制策略的实现研究.pdf

《高压变频器分段SPWM控制策略的实现研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第22卷第10期电力自动化设备VoI.22No.102002年10月EIectricPowerAutomationEguipmentOct.2002!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高压变频器分段SPWM控制策略的实现研究傅电波，尹项根，王志华，夏勇军（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074）摘要：简要介绍了高压变频器研究的现实意义和基本结构，并在电压胞级联型高压变频器的基础上，介绍了一种新的分段SPWM控制策略，这种控制方法具有减少谐波、易于实现、降低共模电压频率等优点。基于这种控制

2、策略，提出了一种新的全数字化交流调速系统，该系统采用三级微机控制机构，即上位机、主控机和前沿机。系统采用TI公司的TMS320F206数字信号处理芯片，并辅以CPLD和单片机控制。关键词：高压变频器；分段正弦脉宽调制控制策略；电压胞中图分类号：TM921.2；TM921.51文献标识码：A文章编号：1006-604（72002）10-0013-04频器实用化方案的基础。0引言1高压变频器的结构形式从电力电子技术应用的观点出发，所谓高压变频器是指输出电压为6~10kV的变频器。与通常目前普遍采用多电平逆变技术和多个功率单元的交流380V低压系统相比较，高压变频器必须考（Power-CeII）

3、的串联形式，它能有效地解决单纯依靠虑输出谐波及谐波对电力系统的污染，而低压变频简单桥路无法实现的高压变频问题，同时还能实现器则很少考虑这一问题。从硬件电路的设计看，虽变换效率高、对电网谐波污染小、电磁兼容性好等特然IGCT的电压等级、工作频率、开关损耗、硬件实现点，它是大容量高压电动机变频调速的发展趋势。等方面都有其卓越的性能，同时，它也能直接关断特别值得一提的有两种典型的直接高压变频器，其［1］，但从对电网所产生的谐波和功率原理如图1所示。其中图（a）中的变换部分采用二MW级的功率极管钳位的三电平逆变电路［2］，这种变频电路又称元件所承受的最高反向电压看，它不易像380V变频器，用简单的

4、桥式电路实现。为双三点式逆变电路或双三点式变频器，它是德国高压变频调速系统一般分为交-交变频和交-鲁尔大学专为大功率电力机车动力系统而设计的变直-交变频，也有电流型和电压型之分。由于交-频系统。类似的还有电容钳位的三电平逆变电路。直-交变频器具有调频范围宽、灵活性强、硬件电路图（b）的功率单元又称电压胞，多采用全波整流与单简单等特点，所以用得比较普遍。相逆变输出的电压胞级联而成。通过不同的开关组综上所述，实现高压变频器的关键是：合产生三逻辑电平。为了实现更高电压的要求和简a.怎样做到功率元件的有效“串并联”，保证每化控制手段，图（b）电压胞也可以用相互分离的直流电源［3］，这对于降低开关元

5、件的电压等级、减少共模个元器件充分发挥其容量限额，并不会造成损坏；b.怎样使变频器的输出谐波，以及变频器对电电压的影响都有很大的好处。另外，为了得到电网网所产生的谐波达到最小；友好的性能，电压胞的整流部分也可采用全控型器c.控制上，怎样保证各功率元件的实时联动，件，但这会增加控制电路的复杂性和控制难度。本完成波形输出的要求；文主要以图1中多功率单元串联型高压变频器为研究对象［4］。d.主电路结构和控制策略要保证共模电压不会对电机造成危害，尽量减小或消除变频器输出共2分段SPWM控制策略模电压。本文在电压胞级联型高压变频器的基础上，提分段SPWM是将输出波按实际级联电压胞数进行!等分［5］。

6、其基本原理是在1/4周期内将输出出了一种新的PWM控制方法———分段SPWM算法。该算法具有减少谐波、易于实现、降低共模电压频率波形分为!个等分，这!个等分的时段在1"4周期等优点。运用这种控制策略，提出了一种基于双内形成宽度不一的!阶PWM波。为了使叠加后获DSP控制的全数字化交流调速系统，可作为高压变得的波形有较高的质量，合理划分直流波形的导通区域有重要的意义。如图2所示，阴影区域为直流收稿日期：2002-07-05波形叠加而成，由上而下的4个矩形区域分别由电力自动化设备2002年!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

7、!!!!!!!!!!A2，A3，A4，A5四个电压胞产生，Al用于产生PWM胞串联为例，5个时段起点分别为0，tl，t2，t3，t4，在波形，采用正弦调制方法，如图（3a），（b）所示。图中tl=arcsin（l/5），t2=arcsin（2/5），t3=arcsin（3/整流器l逆变器l5），t4=arcsin（4/5），t5=arcsinl。三l1lUClU相电网电压交Y流YM异整流器2C2U逆变器2步L电tl13动