《变频调速系统三种CPWM调制策略的比较》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频调速系统三种CPWM调制策略的比较（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、变频调速系统三种CPWM调制策略的比较李红梅，李忠杰，张 学（合肥工业大学电气工程系，安徽 合肥 230009）摘 要：建立了考虑主磁路饱和时异步电动机在三种连续 PWM （CPWM） 调制策略（SPWM、SVPWM、THIPWM）运行下的变频调速系统非线性数学模型，对 系统在不同CPWM调制策略下的稳态性能进行比较。较之SPWM调制策略，SVPWM、 THIPW M 调制策略不仅提高了馈电给逆变器的直流电压利用率，而且减小了转矩 脉动。关键词：逆变器一异步电动机；CPWM调制策略；数学模型；逆变器直流电 压；转矩脉动 1 引言 随着微电子技术、计算机控制技术以及电力电子技术的发展，连续脉宽调
2、制 策略SPWM已广泛应用于交流变频调速系统中，但是SPWM法不能充分利用馈电给 逆变器的直流电压；SPWM逆变器是基于调节脉冲宽度和间隔来实现接近于正弦 波的输出电流，但是这种调节仍产生某些高次谐波分量，引起电机发热、转矩脉 动甚至造成系统振荡。为提高馈电给逆变器的直流电压利用率、减少转矩脉动， 一些学者又先后提出了连续脉宽调制策略SVPWM和THIPWM 1, 2，本文建立了考 虑主磁路饱和时异步电动机在三种CPWM调制策略（SPWM、SVPWM、THIPWM）运行 下的变频调速系统非线性数学模型，对系统在不同CPWM调制策略下的稳态性能 进行比较。2CPWM 逆变器模型系统使用的电压型逆
3、变器原理图如图1所示，设PWM逆变器a相开关函数为 S（3 t）（图1中的S3和S3所在支路），b相开关函数为S（3 t）（S31 1 4 3 3 和S3所在支路），c相开关函数为S（3 t）（S3和S3所在支路）。SPWM6 5 5 2 调制相电压是一组三相对称正弦电压。电压空间矢量源于交流调速中磁通为圆的思想，它具有直流电压利用率高、 数字化实现方便、物理概念清晰等特点，一经提出即受到关注，SVPWM目前 已经得到应用，其具体实现可按相电压合成， SVPWM 调制波相电压及其构成 波形如图 2 所示。该波形相当于在 SPWM 方式下正弦调制波中注入三角形 3 次谐波，三角形 3 次谐波可由
4、各项正弦波减去三相正弦波正负包络线的中点 而形成3。减少逆变器输入电压脉动的THIPWM调制波是在正弦调制波上叠加3次谐波的；，其调制波相 电压及其构成波形如图3所示。图1瘟豔正以（渡SVPWM權实谢制相电压逍瞻从其构战浊形图3 THIPWM眦武训制相电压波腦从耳构成诜理-Q. ?令三角载波电压为U , CPWM逆变器调制相电压为U、U、U，开关函数St a b c 1（3 t）、S（3 t）、S（3 t）表达式如下：35(0,51 0. 5I 0.5乩沙1-0.5% 5(0. 510.545=Ss(wf)设逆变器相电链（逆变黠軸出写0点电压为 y叭卩学咛线陋压为匕、严亠卩则有IU0=（ASi
5、Z%心上）=ty仙） 化議（二口适其就） 卩拭如）二匕。介一甘忍型） V=V-Vt） Vtiw?） =VrfrtiIlmSiraiiTft5jJTfETw j/sSVP1KLOfhlPWW神严“国幻三冲口胡洌斛何略霍址空韭业理丹距浊解4：|SPWM、SVPWM、THIPWM不是孤立的调制方式，它们之间有着内在联系，SVPWM 是在 SPWM 调制波中加入三角形零序分量后进行采样得到的结果， SPWM 易于 硬件电路实现，而SVPWM更适合于数字化控制系统；THIPWM是在SPWM调制 波中注入 3 次谐波而形成，明显地抑制系统的转矩脉动，但是存在正弦调制 波与注入的 3 次谐波如何同步的问题5
6、。以微控制器为核心的数字化控制 系统是发展趋势，所以 SVPWM 应是优先的选择。5结论(1) 建立了考虑主磁路饱和时异步电动机在三种CPWM调制策略(SPWM、 SVPWM、THIPWM)运行下的变频调速系统非线性数学模型，对系统在不同CPWM 调制策略下的稳态性能进行比较。(2) 较之SPWM调制策略，SVPWM调制策略对系统中的逆变器直流电压 的利用率提高 1547， THIPWM 调制策略对系统中的逆变器直流电压的利 用率提高 1222。(3) 较之 SPWM 调制策略， SVPWM、 THIPWM 调制策略均减少谐波转矩， 因而降低转矩脉动， THIPWM 调制策略降低转矩脉动效果最
7、佳。(4) THIPWM 是在 SPWM 调制波中注入3 次谐波而形成，虽然明显地抑 制系统的转矩脉动，但是存在正弦调制波与注入的 3 次谐波如何同步的问 题，所以 SVPWM 应是优先的选择。参考文献1 Ahmet MHaveA Highperformance Generalized Discontinuous PWM AlgorithmJIEEE TransOn IndAppl，1998(5)：105910712 Perkik ArgoAnalysis and Minimization of RippleComponents of Input Current and Voltage of PW MInvertersJIEEE TransOn IndAppl， 1996(4)：9459503 李红梅，李忠杰，杜世俊.SVPWM逆变器供电异步电机动态性能仿真.电 机与控制学报J2001 (3).4 李红梅.李忠杰.逆变器供电下异步电动机低频振荡现象的研究J.电 工技术学报， 2000， 15(3)：16195 熊健电压空间矢量调制与常规SPWM的比较研究J 电力电子技术, 1999( 1)：2528
