【摘 要】
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三相二电平PWM逆变器广泛应用于交流电机驱动、电能变换等领域。由于PWM逆变器的输出电流含有纹波成分,会给系统带来损耗增加、性能下降等问题。本文针对三相二电平逆变器分析了常规的PWM技术,建立了PWM与电流纹波的模型,并在此基础上提出了改进的PWM算法来抑制电流纹波。首先,本文介绍了用于三相二电平逆变器的载波比较PWM和空间矢量PWM（SVPWM）,以生成相同开关控制脉冲为目标推导了他们的统一实现
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三相二电平PWM逆变器广泛应用于交流电机驱动、电能变换等领域。由于PWM逆变器的输出电流含有纹波成分,会给系统带来损耗增加、性能下降等问题。本文针对三相二电平逆变器分析了常规的PWM技术,建立了PWM与电流纹波的模型,并在此基础上提出了改进的PWM算法来抑制电流纹波。首先,本文介绍了用于三相二电平逆变器的载波比较PWM和空间矢量PWM（SVPWM）,以生成相同开关控制脉冲为目标推导了他们的统一实现方法。分析了PWM技术中的脉冲占空比、脉冲位置和脉冲周期这三个自由度,变化这三个自由度不会改变逆变器输出的电压基波,但会影响电流纹波和开关损耗。然后,在脉冲位置居中对称的前提下,推导了电流纹波斜率和波形的计算方法,进而通过坐标变换得到dq坐标系下的电流纹波。分析了PWM技术中的三个自由度对电流纹波的影响,分析了电阻和死区时间使电流纹波计算模型产生误差的原因,并通过仿真验证了电流纹波分析的正确性。接着,基于本文推导的PWM统一实现方法和电流纹波模型,提出了变零矢量分配PWM（VZDPWM）。介绍了VZDPWM的实现流程,为抑制相电流纹波峰值、有效值和q轴电流纹波峰值提出了不同的零矢量分配计算方法,并通过永磁同步电机双闭环系统仿真验证了VZDPWM抑制电流纹波的有效性。最后,搭建了实验平台,分别在永磁同步电机双闭环系统和三相阻感负载上进行实验。通过改变调制比、开关频率和零矢量分配时电流纹波计算峰值与实验结果相近,验证了电流纹波模型的准确性。相较于七段式SVPWM,实验验证了VZDPWM2能降低电流总谐波畸变率,VZDPWM3能在高调制比时抑制q轴电流脉动。
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