图3上三桥臂逆变电路
两相三桥臂全桥逆变电路继承了全桥逆变电路的优点,同时有效地减少了开关器件的数目。在直流电压ud相同的情况下,其输出电压值可达到全桥电路的70%以上。在逆变桥结构上,两相三桥臂电路同三相半桥逆变电路完全一致,因此,容易从已有的六单元功率模块移植过来使用,其输出也可在三相同两相之间灵活转换。而目前三相逆变电路用的六单元功率模块的发展已经颇为成熟,尤其是在小功率应用场合。
3 控制技术
单相电机采用半桥逆变电路时,由于主电路结构类似,诸如spwm和svpwm等调速技术可以方便地移植到单相电机调速中来。以下讨论控制技术时,为了分析方便,均假设电机的两相绕组对称,即两相绕组相同,空间上相互垂直。同时假定正负电源对称,幅值恒定,中性点n不因电流i的注入而浮动。
3.1 半桥spwm控制
单相电机采用spwm控制技术时,由于要保证两相绕组中的电流相位差为90°,所以,两路调制信号的相位相应地也要设定为相差90°。spwm控制的优点是谐波含量低,滤波器设计简单,容易实现调压、调频功能。但是,spwm的缺点也很明显,即直流电压利用率低,适合模拟电路,不便于数字化方案的实现。半桥spwm控制技术的研究已经相当成熟,有关的文献资料也比较多,在此不再做过多的分析。
3.2 半桥svpwm控制[6]
依据电机学的知识可知,电压空间矢量
同气隙磁场
之间存在如下关系:
(4)
通过控制电压空间矢量来控制电机气隙磁场的旋转,所以svpwm控制又称为磁链轨迹控制。
开关器件s1和s2,s3和s4的开关逻辑互补,则4只开关器件只能产生4个电压矢量。依据参考文献[6]的作图方法可得到图4所示的电压矢量图。
图4 电压矢量定义
从矢量图来看,在两相半桥逆变电路中,不会产生零电压矢量。为了合成一个幅值为uα,相角为α的电压矢量,在矢量分解时,其x轴的分量要有e1和e2共同完成,而y轴分量要由e3和e4共同完成。
在一个开关周期t内,e1作用的时间为t1,则e2作用的时间为t-t1。e3作用的时间为t2,而e4作用的时间为t-t2。根据矢量分解可以得到式(5)和式(6)(矢量e1,e2,e3,e4的大小均为ud/2)
t1=
t(5)
t2=
t(6)
又因t1(t2)(<=)t
,所以ud/2。即半桥逆变电路在采用svpwm控制时,输出相电压的最大值为ud/2。
3.3 两相三桥臂全桥逆变spwm控制[7]
采用spwm控制时,由n1及n2构成的公共桥臂要同时接入电机的两相绕组中,所以在调制时,公共桥臂的调制波就不同于a及b桥臂的调制波。
整个逆变电路具体调制方法为:在载波相同的情况下,a及b相调制波为正弦波,相位上a相超前b相90°(电机正转,反之,b相超前a相90°,则电机反转);公共桥臂则采用恒定占空比的方法调制,上下桥臂占空比均为50%,如图5所示。
图5 两相三桥臂spwm波形
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