三相四桥臂逆变器的PWM控制

iC=uC/RC=Imsin(ωt+2π/3)

iN=iA+iB+iC=ΔIAsinωt+ΔIBsin(ωt-2π/3)

由余弦定理、正弦定理及图3可知：iN=· sin(ωt-α)α =arcsin

当只有A相有负载时

iN=iA=Imsinωt

当只有A、B相有负载时，假定RA=RB，

则：iN=iA+iB=-iC=-Imsin(ωt+2π/3)

当三相负载对称时，RA=RB=RC则：

iN=iA+iB+iC=0

从以上分析可知：中线电流iN有三种值：iN=0，

iN=+iN和iN=-iN。iN的的检测有两种方法，如图4所示。其中图4(a)是用两个小直流电容Cd1=Cd2形成直流电压中点N1作为中性点对iN进行检测;图4( b)是用小型NFT形成的中性点N1作为中性点对iN进行检测。当三相负载对称时iN=0，S7和S8都不导通;当iN=±iN时，±iN的正半周使S8导通，±iN的负半周使S7导通，逆变器四个桥臂在-iN和+iN时的开关方式如表2所示。这样，S1～S6的控制就可以采用带有电流内环的所有PWM控制电路，例如三相HCPM控制电路等。理论分析表明，采用iN控制S7和 S8的导通可以使控 制 精 度 提 高 ， 可 以 使 输 出 电 压 、 电 流 的 波 形 更 接 近 于 正 弦 波 ， 可 以 使 S1～ S6与 S7、 S8的 控 制 分 开 独 立 进 行 。

起 动 过 程 ： 起 动 前 S7和 S8处 于 关 断 状 态 ， 控 制 电 路 的 直 流 电 压 已 加 上 。 在 起 动 瞬 间 iN=0， 所 以 电 流 互 感 器 的 CT2的 次 级 无 感 应 电 压 发 生 ， “ 过 零 点 检 出 ” 电 路 输 出 正 电 压 使 交 流 开 关 S9导 通 ， N′ 与 N1点 之 间 有 电 流 iN流 过 ， 电 流 互 感 器 CT1次 级 的 感 应 电 压 使 S7或 S8导 通 ( iN正 半 周 使 S8导 通 ， iN负 半 周 使 S7导 通 ) ， 逆 变 器 进 入 工 作 状 态 。

正 常 工 作 过 程 ： 在 iN过 零 期 间 ， S7和 S8不 导 通 ， CT1和 CT2次 级 无 感 应 电 压 ， “ 过 零 点 检 出 ” 电 路 输 出 正 电 压 使 S9导 通 。 iN流 通 并 在 CT1次 级 感 应 出 电 压 使 S7或 S8导 通 ， 此 时 ， iN的 大 部 分 由 N′ 点 到 N2点 通 过 S7或 S8流 通 ， 并 在 CT2的 次 级 感 应 出 电 压 ， 使 “ 过 零 点 检 出 ” 电 路 输 出 零 电 压 将 S9关 断 ， 使 iN全 部 通 过 S7或 S8流 通 ， 进 入 到 iN≠ 0期 间 。 此 时 ， 虽 然 N1点 与 N2点 电 位 不 等 ， 但 由 于 S9的 关 断 就 切 断 了 N1到 N2点 之 间 流 过 的 电 流 ， 以 提 高 逆 变 效 率 。

由 以 上 分 析 可 知 ： 开 关 S7和 S8工 作 在 基 频 ZCS状 态 ， 故 可 以 采 用 无 反 并 联 二 极 管 的 晶 闸 管 作 开 关 ， 以 减 少 成 本 ， 提 高 逆 变 效 率 。

当 三 相 四 桥 臂 逆 变 器 采 用 iN控 制 S7和 S8导 通 ， 与 S1～ S6采 用 HCPM进 行 控 制 时 ， 这 两 种 控 制 是 互 不 相 关 的 ， 可 以 分 别 独 立 进 行 控 制 。 对 于 S1～ S6的 HCPM控 制 过 程 是 这 样 的 ： 三 态 HCPM周 期 地 对 滤 波 电 感 电 流 iLfA和 给 定 电 流 ira进 行 采 样 保 持 ( Sample/Hold， 简 称 S/H) ， 滤 波 电 感 LfA即 是 滤 波 电 感 ， 又 是 HCPM的 积 分 环 节 ， 它 给 电 流 闭 环 控 制 提 供 一 个 斜 坡 函 数 ， 在 采 样 点 上 ， 如 果 ira- iLfA=Δ i- h时 ， 则 S1和 S8导 通 ， 将 + E加 到 LfA两 端 ， 使 iLfA增 大 ; 如 果 ira- iLfA=Δ i >+ h， 则 使 S4和 S7导 通 ， 将 - E加 到 LfA两 端 ， 使 iLfA减 小 ; 如 果 ira- iLfA=Δ i， - hΔ i+ h， 则 使 S1和 S7或 S4

和 S8导 通 ， 将 LfA短 路 逆 变 器 续 流 。

4 采 用 负 载 电 流 前 馈 式 电 压 调 节 器

在 采 用 HCPM控 制 时 ， 为 了 提 高 逆 变 器 的 动 态 响 应 速 度 ， 应 采 用 电 压 、 电 流 双 闭 环 控 制 ， 电 压 调 节 作 外 环 ， 电 流 调 节 作 内 环 ， 外 环 采 用 了 PI调 节 器 。 这 对 于 逆 变 器 来 说 ， 当 负 载 变 化 时 输 出 电 压 也 发 生 变 化 ， 输 出 电 压 有 静 差 。 为 了 消 除 电 压 静 差 ， 在 采 用 PI调 节 器 的 基 础 上 又 加 入 了 电 流 正 反 馈 iAf和 给 定 电 压 ura的 微 分 支 路 。 电 流 正 反 馈 iAf与 PI的 输 出 ir以 及 ura微 分 支 路 的 输 出 信 号 三 者 相 加 作 为