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级联型多电平中高压变频器的控制算法和控制策略

采用调制波等比例分配，利用载波和调制波同时移相可以很轻易的使高压变频器达到高性能、低谐波的正弦波输出。

PWM控制算法中常用到以下-些基本名称，在此作出说明。

Ir一一载波的频率：i－ 调制波的频率．0r－ 载波的角频率：0r－ 调制波的角频率．

rT— 载波周期．t－一调制汲周期．U,．一 调制波电压．从－一输出电压：

N－一载波比，载波频率与调制波频率的比值，N＝0r IO,.:

M－一调制深度，调制波峰值与载波峰值的比值，111=U，,，/U矿

InI— 波形系 数，系统输出线电压的峰值与相电压的峰值的比值，I气，＝Upl IU秒：

D— 占空比，PWM脉冲高电平（单极性调制）或正电平（双极性调制）的持续时间与总的载

波周期的比值，D=TulcT:

也— 变频器的直流母线电压。

4-1-2SPWM调制的上作原理

调制类PWM控制根据载波的不同可分为单极性PWM控制方式和双极性PWM控制方式1611811,

如图 4.1所示。图4.1(a)为单极性调制方式，其载波周期在调制波的正半周为正，在调制波的负半周为负，所以比较后得到的PWM波形中，在调制波的正半周，其输出在0和＋U，1之间切换，在调制波的负半周，其输出在0和－U，1之间切换。图4.1(b)为双极性调制方式，不论在调制波的正半周还是在负半周，载波均为正负交替变化的，所以比较后得到的PWM波形也是在＋U，1和－U，1之间切换，中间没有0状态。

系统的PWM计算是采用单极性还是双极性，是由系统的逆变电路的结构决定的，如果逆变桥能够输出0电位，则可以采用单极性或双极性调制方式，如果逆变桥无法实现0电平输出，则只能采用双极性调制方式。

从PWM的角度讲，两种调制力式的效果基本相同。

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(a)单极性调制 （b)双极性调制

图4.1PWM调制的两种方式

Fig.4.1ThetwofashionregardtoPWMmodulate

根据载波信号与调制信号是否保持同步，PWM控制又可分为同步调制、异步调制和分段同步调制三种调制力式”810

所谓同步调制，是指在调制波变化的所有频率范围内，调制比N-直保持不变的一种调制方式。同步调制的好处是在调速的全范围内都可以保持对称，输出谐波中的低次谐波可以得到消除。同步调制由千调制波的频率变化范围很大，例如当调制波频率要求在1~400Hz之间变化时，其最大频率与最小频率相差400倍，所以载波频率也会相差400倍，电力电子器件的开关频率有一定的范围，当限定开关频率最高为12kHz时，在调制波频率最低时，载波频率只有30Hz。由于PWM的输出谐波在0r和2mr 附近有大免分布伈l，所以在调制波频率较低时，将给系统引入大免的较低频率的谐波。

为了消除上述同步调制的缺点，可以采用异步调制力式。顾名思义，异步调制时，在变压变频器

的整个变频范围内，调制比N不笱千常数。一般在改变调制波频率I,．时，保持三角载波频率rI

不变，

因而提高了低频时的载波比。这样输出电压半波内的矩形脉冲数可随输出频率降低而增加，相应地可减少负载电动机的脉动转矩与噪声，改善系统的低频上作性能。当载波比N随若输出频率的降低而连续变化时，它不可能总是3的倍数，势必会给系统引入大登的低次谐波，偶次谐波和余弦项都将存在，使输出电压的波形及相位都发生变化，难以保持三相输出的对称性，可能引起电动机上作的不平稳。

鉴千两种调制方式的不足，可以将异步调制与同步调制结合起来，成为分段同步调制方式，实用的SPWM变压变频器多采用这种方式。在一·定频率范围内采用同步调制，可保持输出波形对称的优点，但频率降低较多时，如果仍保持调制比N不变的同步调制，输出电压谐波将会增加。为了避免这个缺点