一種優(yōu)化開關(guān)模式單相SVPWM技術(shù)

易龍強　羅孝龍

【摘? 要】為降低單相逆變電源的開關(guān)損耗，將三相開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM思想應(yīng)用于單相PWM逆變電源，并給出了該技術(shù)的實現(xiàn)方法。實驗與理論證明單相優(yōu)化SVPWM技術(shù)較以往傳統(tǒng)SPWM逆變算法可降低50%開關(guān)損耗。

【關(guān)鍵詞】逆變器;SVPWM;

1.引言

眾所周知，三相開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM技術(shù)開關(guān)損耗只有普通開關(guān)模式的66.6%，可以有效降低逆變電源的開關(guān)損耗、減少逆變器散熱片設(shè)計尺寸。鑒于開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM技術(shù)的顯著優(yōu)點，本文將該技術(shù)應(yīng)用至單相PWM逆變電源。相比傳統(tǒng)單相SPWM技術(shù)，該技術(shù)可有效降低逆變開關(guān)器件的開關(guān)損耗。

2.單相PWM逆變器逆變電壓矢量分析

是SVPWM算法的脈寬調(diào)制比，可見逆變電源母線電壓V制約了逆變輸出的最大線電壓峰值。按圖 7分配矢量即可實現(xiàn)單相SVPWM技術(shù)。

5.單相開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM技術(shù)

與三相SVPWM類似，通過逆變輸出零電壓矢量時間分配與位置的分配，可得開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM技術(shù)。

圖 8給出了單相SVPWM第一區(qū)間的兩種可能的開關(guān)模式優(yōu)化矢量分布圖。作為對比，圖中模式I.即為圖 7開關(guān)模式。以模式II.為例，優(yōu)化開關(guān)模式如圖 9所示。

圖中a、b對應(yīng)每個PWM周期開關(guān)器件的狀態(tài)，每個PWM周期只有一個開關(guān)動作，即優(yōu)化后的SVPWM只有原開關(guān)模式I.開關(guān)損耗的50%。因此，開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM技術(shù)降低了逆變電源開關(guān)器件的開關(guān)損耗。

6.實驗

利用TI的DSP控制器及相關(guān)IGBT、驅(qū)動電路等外圍輔助電路，按圖 1構(gòu)建單相全橋PWM逆變器作為算法的實驗平臺。逆變器輸出外接單相逆變變壓器與濾波電容。實驗電路參數(shù)為：母線電壓V=120V;逆變變壓器變比N=110V：60V;濾波電容C=10μF。SVPWM算法參數(shù)為：調(diào)制頻率f=50Hz;PWM載波頻率f=5kHz;脈寬調(diào)制比M=1。

圖 10與圖 11中通道1、2、M分別為單相開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM（模式II.）控制下與傳統(tǒng)開關(guān)模式（模式I.）下，逆變橋輸出v（t）與v（t）波形以及v（t）波形。可見，優(yōu)化后的SVPWM波形上開關(guān)管的開關(guān)次數(shù)明顯小于未優(yōu)化過的SVPWM波形。

7.結(jié)論

給出了一種單相開關(guān)模式優(yōu)化SVPWM算法及其實現(xiàn)方法，有效降低了單相逆變電源的開關(guān)損耗。研究表明，開關(guān)模式優(yōu)化后的SVPWM算法，在單相逆變電源中，較傳統(tǒng)模式可節(jié)約50%逆變開關(guān)損耗。這是傳統(tǒng)單相PWM逆變控制算法難以達到的控制效果。因此，在單相逆變電源中具有極高的工程實用價值。

參考文獻：

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