雙逆變器空間矢量調制原理分析目錄TOC\o"1-3"\h\u26413雙逆變器空間矢量調制原理分析 17775一、單逆變器SVPWM方法 110516（一）、SVPWM方法原理 124265（二）、簡化的PWM方法 318467三、雙逆變器SVPWM方法 42263（一）、電壓矢量分布及共模電壓 415327（二）、雙逆變器SVPWM調制原理 6由于共母線雙逆變器結構有零序回路存在，為此，會在零序回路中疊加共模電壓，此時必定會影響到電機系統的正常工作。本章節將深入分析雙逆變器實現方法等，然后進一步研究空間矢量分布規律，最終可有效的消除共模電壓差。一、單逆變器SVPWM方法（一）、SVPWM方法原理空間上的矢量驅動調制即為了對合成驅動電機旋轉磁場電壓進行控制,基于電機定子驅動磁場/電壓之間的關聯性，從而更好的驅動控制合成電機。空間內的矢量驅動調制理論基于特定的矢量調制關系，這里將使用電壓、空間作為矢量合成作為案例分析，可將其表達為：（3-1）在未考慮定子電阻壓降時，可表述出的關系式為：（3-2）式中—（）；—（)。通過深入的分析了解到，恒定的電角速度旋轉即定子磁鏈矢量，在保持幅值沒有任何變化的情況下，電壓矢量的相位超前定子磁鏈矢量的角度是，其的運動方向是順著定子磁鏈矢量切線方向的。圖3-1三相半橋逆變器結構從圖得知。各組橋臂上下兩個開關器在管接通以后，其狀態為互補的關系，各相橋臂的開關組合有兩類。每種零點開關電壓狀態矢量跟對應地零點電壓空間狀態矢量是呈對應關系的。對于軸的平面，逆變器驅動產生的種非零參考電壓運動矢量可將其細分為不同的扇區。而在依照特定的順序進入扇區內時會充分依據非零電壓運動矢量，然后分別施加不同方向的作用力，由此可獲得兩個參考非零電壓運動矢量,并同時控制兩個參考非零電壓運動矢量的反向旋轉的運動速度。以扇區1為例，電壓矢量U4和U6合成的兩個參考電壓矢量Vs。第扇區合成電壓矢量示意圖求出電壓矢量、的作用時間，而周期與2個非零矢量的作用時間在相減以后即為零矢量的時間分配。（3-3）（3-4）（3-5）對于其他扇區也可使用類似的測量法。在具體計算的時候，需對時間分量誤差和分別進行函數計算,得到三相電壓參考矢量的作用量和時間,通過對矢量及其所處的扇區進行準確的判斷，緊接著，通過查表可獲得的參數包括：三相電壓橋臂的時間導通率、作用時間。在電壓差、矢量互相影響的狀況下，將時間等參數計算出來，但是，這會導致應用程序的計算任務增加。（二）、簡化的PWM方法傳統的電流PWM變換算法,兩相旋轉電壓坐標系采用系數如下的兩相直軸旋轉電壓經2個逆轉器變換后可得出電壓、。之后，對參考端的電壓之間矢量等進行分析，緊接著，為了將兩個相鄰電壓之間的矢量作用力、時間準確的計算出來需使用三角函數中的關系式。最后，為了求出三相整流橋臂的導通靜止時刻需將扇區內的信息分析結果作為重要參考。而輸入算法除了要輸入計算各相三角矢量函數以外,還要求出各相矢量壓力作用開關時間等數值。與之前的算法進行比較來看，則使整個計算過程變得更加的簡單，同時也有效的優化了程序。另外，通過調節數值可采用、等不同輸出電壓的輸出。調制法的輸入量分為、分量。一般是在兩相靜止坐標系下進行整個計算過程的。在調制方法得以優化以后，要想獲得三相電壓的瞬時需先通過逆變換。（3-6）簡化的PWM方法中分別定義了三個中間變量分別是Tam、Tbm和Tcm：（3-7）式中Udc表示母線電壓；Tpwm代表周期。這幾大函數變量原本沒有數學意義的，通過其可得到、T0和Toffset。T0表示為零矢量的作用時間；Teff表示在某一扇區內兩個非零矢量的作用時間之和。（3-8）（3-9）（3-10）由此可以得到逆變器三相橋臂上管的實際切換時刻為Tga、Tgb和Tgc：（3-11）簡化的方法不用直接計算每一個扇區內電矢量各自的作用時間。同時，該方法不需要扇區判斷和三角函數的計算，程序更為簡化運行效率更高。二、雙逆變器SVPWM方法（一）、電壓矢量分布及共模電壓調制方法，其原理是兩個逆變器六個橋臂的有效開關狀態一共有種，而電壓矢量的輸出分為種，具體見圖。圖中，“”、“-”分別代表的是逆變器一個橋臂的上管導通、某一橋臂下管導通。從這里來看，與傳統三電平逆變器相比來看，雙逆變器拓撲結構輸出的電壓空間矢量分布規律與之基本相同。所以，采用兩個兩電平逆變器較為合理。根據式（）得出的表達式為：（3-12）圖3-3電壓空間矢量分布用（=,,,,,）表示各個橋臂的開關狀態：（關閉上橋臂關閉，導通下橋臂）（導通上橋臂導通，關閉下橋臂）表達式（）為：（3-13）根據式（）可得出，種開關狀態所對應的電壓空間矢量有個，具體見圖所示，頂點、頂點、頂點對應個電壓空間矢量分別只有種、種、種開關狀態，對于零電壓矢量所對應地的開關狀態有種。具體見表。對于單個逆變器來講，定義共模電壓為：（3-14）由于存在不同的橋臂開關狀態，所以使得共模電壓的產生，用開關函數（）來表示：（3-15）由此可以推出單個逆變器共模電壓的幅值有0，Udc/3和2/3Udc三種。對于雙逆變器系統，共模電壓的形成主要借助于逆變器的相互作用。通過比較其含義，則：（3-16）由式3-17可以計算得到雙逆變器系統輸出的共模電壓與開關狀態的關系由電壓和開關狀態關系得出，與單逆變器輸出相比，雙逆變器輸出的共模電壓情況要更加的繁瑣。在輸出端產生幅值有所差異的時候，兩個逆變器不同的開關狀態組合所產生的共模電壓也是不同的，一共有七大情況，包括：，，，和。雖然雙逆變器輸出的共模電壓有很多變化，但是，開關狀態選擇的空間也較大。從這一點來看，在雙逆變器所有的開關狀態中出現的開關組合有存在種。很明顯，為了防止系統的輸出端有共模電壓產生，則需在進行矢量調制時要挑選產生共模電壓為零的開關狀態組合。（二）、雙逆變器SVPWM調制原理逆變器、在輸出電壓矢量相互影響的狀況下可獲得不同的電壓空間矢量。為此，可在逆變器中分解與合成參考電壓。一般將解耦矢量的方法應用在獨立母線結構的雙逆變器系統中。其原理為：由雙逆變器共同合成電壓矢量，為此，可細分為不同的小矢量，而每一個都是合成而得。實際上，將分解為2個相位相差，幅值為的小矢量，見圖可知，和的關系為：（3-17）b）單個逆變器合成參考電壓示意圖圖解耦矢量示意圖六邊形的內切圓即雙逆變器輸出的合成矢量最大調制范圍，電壓空間矢量的幅值最大在，母線電壓具有較高的利用率，而解耦矢量方法較為簡潔，所以應用的較多。單個逆變器在調制時，針對共模電壓這一現狀未進行深入的分析，所以導致雙逆變器輸出端的共模電壓較大。在電機驅動系統零序通路上共模電壓疊加，同時，零序電流幅值也會升高，此時會直接影響到整個電機系統的運行。所以，對于共母線雙逆變器系統使用解耦矢量方法并不合理。通過一系列的分析得出，非零/零電壓空間矢量開關組合分別為種、種。這種開關組合的電壓空間矢量對應為，，，，，，它們共同形成一個六邊形區域，具體見圖。為此，在六邊形區域內調制時可發現共模電壓等于0這種情況。這里選取開關組合（）合成電壓空間矢量為例，逆變器輸出共模電壓值為：（3-18）逆變器2輸出共模電壓值為：（3-19）則對于整個系統共模電壓uo：（3-20）雖然無法完全消除單個逆變器產生的共模電壓，但是，還是會影響到電機系統。一般來說，在對開放式繞組電機產生作用以后，共模電壓差會等于0。此時，會消除對開繞組電機系統所帶來的影響。在調制的過程中，盡管共模電壓差會等于0，但是借助該種方式卻可使輸出的最大電壓矢量幅值將至，這相比于在六邊形中采用解耦矢量方法進行調制來看，會導致母線電壓利用率下降。結合圖可發現，端點處于六邊形的電壓空間矢量，它們的開關狀態并非只有一種。在對各電壓空間矢量進行調制以后可得到的組合一共有種。然而，在深入分析后了解到，對于開關組合（）、（），單個逆變器利用、、、、和進行參考電壓的合成；而開關組合（）、（），單個逆變器只是通過、、或、、合成參考電壓。考慮到所存在的問題，為此只是研究（）、（）這兩類組合。在合成電壓矢量落在扇區范圍內的時候，雙逆變器是由電壓矢量（’）、（’）、零矢量合成的。但是，單個逆變器則由逆變器輸出的電壓空間矢量（）和逆變器輸出的電壓空間矢量’（）在相互作用的情況下形成了電壓空間矢量（’）；由逆變器輸出的電壓空間矢量（）、逆變器輸出的電壓空間矢量’（）在相互作用的情況下生成了電壓空間矢量（’）。因此，依次經逆變器和逆變器分別由電壓空間矢量（）、（）與電壓空間矢量’（）、’（）在扇區內合成矢量，，由此可獲得電壓矢量。圖結合以上探究得知，與解耦矢量方法相比來看，消除共模電壓方法與之基本類似，即均是向兩個逆變器中分解合成的電壓矢量，在此基礎上，對矢量進行優化。實際上，分解的電壓矢量是等同的，而相位相差；關于消除共模電壓的方法，一般先要將、和間的關系確定出來。通過分析圖得出，由兩大部分構成，一是電壓空間矢量；二是合成。此處分析的是電壓矢量（’），它的形成是在逆變器和逆變器輸出矢量（）、’（）相互作用的情況下。在坐標系中，基準位置為軸，與逆變器1輸出矢量（）相比，電壓空間矢量（’）相位滯后；與電壓空間矢量相比，逆變器輸出電壓’（）超前。矢量（）、’（）僅為電壓空間矢量幅值的三分之一。實際上，電壓空間矢量（’）也符合該特點。為此，可將合成電壓空間矢量分