對(duì)于三相全橋式變流電路,,由于功率開關(guān)管的非理想開關(guān)特性,,同橋臂的兩開關(guān)管容易發(fā)生短路故障,。為解決這一問題,通常的辦法是加入一個(gè)死區(qū)時(shí)間,,即在一只開關(guān)管關(guān)斷后隔一段時(shí)間再開通另一只開關(guān)管,。如果提前 關(guān)斷且延遲 開通,稱為雙邊對(duì)稱設(shè)置,。若按時(shí)開通,延遲 開通,,稱為單邊不對(duì)稱設(shè)置。
死區(qū)對(duì)SVPWM波形的影響由諸多因素決定,。主要有:
1.死區(qū)寬度及設(shè)置方法,。
2.負(fù)載功率因數(shù)角。
3.器件開關(guān)規(guī)律(如SVPWM,、SPWM),。
由于SVPWM控制方式較SPWM方式復(fù)雜,其死區(qū)的影響很難用簡(jiǎn)單的傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá),,公式推導(dǎo)難度較大,。而仿真計(jì)算簡(jiǎn)單易行,可以大體上反映其規(guī)律,。
SVPWM波形模型
在計(jì)算中SVPWM波形模型采用的是TMS320LF2407內(nèi)部硬件支持的單邊不對(duì)稱死區(qū),。為簡(jiǎn)化計(jì)算,SVPWM波的基波幅值設(shè)為最大,,即矢量頂點(diǎn)的軌跡是正六邊形的內(nèi)切圓(如圖2),。不考慮電流過零點(diǎn)落在死區(qū)內(nèi)的情況,這種近似帶來的誤差很小,,而且隨載波比的增加而減小,。認(rèn)為器件的開關(guān)特性是理想的。
SVPWM波形模型如圖1所示,,在360度內(nèi)分為6個(gè)區(qū)間,,由于各區(qū)間內(nèi)脈寬規(guī)律不同,,在6個(gè)區(qū)間內(nèi)單獨(dú)計(jì)算諧波。6個(gè)區(qū)間的諧波累加便可得到SVPWM波形模型的諧波,。
給出T0,、T1、T2(圓軌跡下的百分值)公式,,不作詳細(xì)推導(dǎo):
T0=COS( /6- )
T1=\frac{SIN( /3- )}{SIN +SIN( /3- )}(1-T0)
T2=\frac{SIN }{SIN +SIN( /3- )}(1-T0)
其中 設(shè)T0+T1+T2=1
為合成矢量與T1對(duì)應(yīng)矢量夾角
結(jié)果分析
在每個(gè)載波周期內(nèi)對(duì)SVPWM波模型進(jìn)行手工積分,,用軟件將結(jié)果計(jì)算出來并累加。計(jì)算中不計(jì)管壓降,,取直流電壓為1,,載波比為6000,分別計(jì)算了負(fù)載功率因數(shù)角為0度,、30度、60度,、90度時(shí)死區(qū)寬度對(duì)基波及各次諧波的影響,。死區(qū)寬度的單位為其相對(duì)于載波周期的百分比,計(jì)算出來的是波形的峰值,。
從仿真結(jié)果可以得出一些結(jié)論:
1.在載頻一定的條件下,,功率因數(shù)角為0、30,、60度時(shí)基波的幅值會(huì)隨不對(duì)稱死區(qū)的增大而減小,,功率因數(shù)高時(shí)基波幅值減小速度較慢,反之較快,。功率因數(shù)角為90度時(shí)基波的幅值會(huì)隨不對(duì)稱死區(qū)的增大而增大,。
2.在載頻一定的條件下,在各次諧波中,,3次諧波幅值最大,,功率因數(shù)角為0度時(shí)隨死區(qū)的增大而減小,功率因數(shù)角為30,、60,、90度時(shí)隨死區(qū)的增大而增大。
3.在載頻一定的條件下,,9次諧波幅值隨死區(qū)的增大而減小,,但是其絕對(duì)量很小。
4.在載頻一定的條件下,,不對(duì)稱設(shè)置的死區(qū)增大時(shí),,2、4,、5,、7,、8次諧波的幅值會(huì)不同程度的增大,兩者隨死區(qū)變化的規(guī)律十分近似于增量線性關(guān)系,。
5. 在載頻一定的條件下,,3的偶次倍數(shù)諧波為零。
解決方案
可以采用電流補(bǔ)償法對(duì)死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償,,即根據(jù)電流和電壓矢量的位置決定補(bǔ)償方案,。死區(qū)期間橋臂中點(diǎn)的電位由電流方向決定,感性負(fù)載時(shí),,若輸出電流,,則下橋臂二極管續(xù)流,電位為負(fù),。若上橋臂提前關(guān)斷而下橋臂準(zhǔn)時(shí)開通,,則輸出脈沖正電平少了一個(gè)死區(qū)寬度,負(fù)電平多了一個(gè)死區(qū)寬度,,此時(shí)若能將正脈寬時(shí)間人為的加入一個(gè)死區(qū)寬度,,則理論上可以完全克服死區(qū)的影響。但若為輸入電流,,上橋臂提前關(guān)斷而下橋臂準(zhǔn)時(shí)開通,,死區(qū)期間續(xù)流的為上橋臂二極管,此時(shí)無需對(duì)死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償,。由此可以總結(jié)出電壓矢量與電流矢量的配合的一般規(guī)律:若輸出電流,,由0到1的跳變無需補(bǔ)償,由1到0的跳變要補(bǔ)償高電平,;若輸入電流,,由0到1的跳變要補(bǔ)償?shù)碗娖剑?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">1到0的跳變無需補(bǔ)償,。對(duì)脈寬的實(shí)時(shí)補(bǔ)償需要知道電壓矢量相對(duì)于T1矢量的夾角,,以及電流矢量與電壓矢量夾角,根據(jù)電流,、電壓矢量確定脈寬補(bǔ)償實(shí)時(shí)方案,。
對(duì)于三相電路,可以將電流矢量的位置劃分為6個(gè)60度的區(qū)間,,在每個(gè)區(qū)間內(nèi),,應(yīng)補(bǔ)償?shù)娜嚯妷菏噶咳鐖D3所示。例如,,若A相電流矢量位于-30度到30度的區(qū)間內(nèi),,A相電流為正,B、C相電流為負(fù),,A相需要對(duì)正脈寬補(bǔ)充一個(gè)死區(qū)寬度,,B、C相需要對(duì)負(fù)脈寬補(bǔ)充一個(gè)死區(qū)寬度,,即補(bǔ)充的電壓矢量為CBA=001,,圖3列出了A相電流矢量位于6個(gè)區(qū)間時(shí)應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾妷菏噶浚藭r(shí)未考慮電壓矢量與電流矢量的配合問題,。
在TMS320LF2407中,,補(bǔ)償脈寬可以通過修改CMPR1、CMPR2來實(shí)現(xiàn),。舉一例說明,。若電壓矢量位于45度而電流矢量位于15度,由圖3可知該載波周期應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾妷菏噶繛?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">001,??墒?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">CMPR1=CMPR1+半個(gè)死區(qū)寬度,B相的負(fù)跳變滯后半個(gè)死區(qū)寬度,,以補(bǔ)償B相一個(gè)死區(qū)寬度的負(fù)脈沖,,可使CMPR2=CMPR2+半個(gè)死區(qū)寬度,以補(bǔ)償C相一個(gè)死區(qū)寬度的負(fù)脈沖,。注意A相此時(shí)無需補(bǔ)償,因?yàn)樵诖穗妷菏噶康?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">60度電壓區(qū)間內(nèi),,A相橋臂不會(huì)切換開關(guān)狀態(tài),,故無死區(qū)影響。這是SVPWM與SPWM的區(qū)別所在,。補(bǔ)償時(shí)應(yīng)注意CMPR1