四桥臂三相逆变器的控制策略.docx

四桥臂三相逆变器的控制策略阮新波严仰光摘要提出了一种新型的三相四线逆变器它有四个桥臂第四个桥臂用来构成中点从而省去了三相三桥臂逆变器中的中点形成变压器减小了逆变器的体积和重量。针对这种逆变器本文提出了一种电流调节器它根据三相滤波电感电流和给定电流的误差值最大的那相选择逆变器的开关模态。为了消除输出相电压的静态误差本文讨论了一种基于PI调节器改进的电压调节方案。仿真结果表明本文的思路是可行的。本文为构造大功率、高效率的三相四线逆变器提供了可靠的理论基础。关键词：三相逆变器控制策略TheControlStrategyforThree-PhaseInverterwithFourBridgeLegsRuanXinboYanYangguang（NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics210016China）AbstractAnovelthreephaseinverterwithfourbridgelegsispresentedinthispaper.Theinvertereliminatestheneutralformingtransformerbyaddingabridgelegtoformneutralpointtoprovidebalancedvoltagestoanykindsofthreephaseloads.Theprincipleoftheinverterisanalyzedandanewcurrentregulatorwhichchoosesswitchingmodesaccordingtothemaximumcurrenterroroffilterinductancecurrentandthereferencecurrentisproposed.ThemodifiedvoltageregulatoronthebasisofPIregulatorisproposedtoeliminateoutputvoltagestaticerrorunderanyloadconditions.Keywords:Three-phaseInvertersControlstrategies1引言三相逆变器一般是采用三个桥臂组成的拓扑结构为了给不对称负载供电必须在输出端加入一个中点形成变压器(NeutralFormedTransformerNFT)如图1所示。中点形成变压器是变比为1的自耦变压器工作频率为输出交流电的频率体积和重量很大而且体积和重量随着负载不对称的程度变化而变化不对称度越大NFT的体积重量也就越大。图1带NFT的三相逆变器Fig.1Three-phaseinverterwithNFT为了省去中点形成变压器减小逆变器的体积和重量可以在图1所示的逆变器的基础上加入一个桥臂来构成中点将三相输出的公共点(即中点)接在该桥臂上从而构成四桥臂三相逆变器如图2所示。图2四桥臂三相逆变器Fig.2Three-phaseinverterwithfourlegs2逆变器的开关模态分析从图2可以看出每个桥臂有两种开关方式即上管导通下管关断定义为ui=1或v=1；或者下管导通上管关断定义为ui=0或v=0。那么由四个桥臂组成的逆变器有24=16种开关模态。引入开关电压矢量U=(u1u2u3v)实际上(0000)和(1111)两个开关模态是一样的。在这两种开关模态下三相电路均处于自由续流状态故四桥臂逆变器有15种有效的开关模态。从图2中可以看出四桥臂三相逆变器相当于三个单相逆变器的组合VT1、VT2、VT7、VT8构成A相逆变器VT3、VT4、VT7、VT8构成B相逆变器VT5、VT6、VT7、VT8构成C相逆变器三相逆变器共用了由VT7、VT8组成的桥臂。从文献［1］中我们知道单相逆变器存在三种开关模态即式中i=123分别代表A相、B相和C相如果三个独立的单相逆变器组成三相逆变器那么三相开关模态(M1M2M3)有33=27种。由于四桥臂三相逆变器省去了两个桥臂因而它对三相输出电流的激励要相互牵制不能同时存在相反方向的激励下列12种开关模态不存在：(01-1)(0-11)(10-1)(-101)(1-10)(-110)(1-11)(-111)(11-1)(-1-11)(-11-1)(1-1-1)。也就是说只存在27-12=15种开关模态这与前面采用