文献翻译 - 图文(2)

图3 4-Q场励磁器的工作模型

四、BUCK式PWM整流器在直流电机驱动中的工作原理

A．与PWM技术的比较 PWM技术已被广泛应用于变频交流电动机驱动的电压型和电流型逆变电路中(分别为VSIs和CSIs)。单位功率因数buck式整流器的控制也是以这种技术在供应电流中低失真为基础的[2]、[4]—[11]。在本文中,PWM技术比较针对于直流电机驱动应用的需要。这些技术简单可靠,具有很好的瞬态响应、大多数运行期间调制指数低(0-0.5)、输入功率质量高，优化了开关损耗使半导体冷却系统得以实现，并优化了输入和输出过滤器的尺寸，使供应中含有低次谐波的输入滤波器无交互作用。

正弦脉宽调制技术(SPWM)自早期的PWM-VSI技术开发以来发现了广泛的应用。虽然调制指数的控制范围相对狭小[3]、[20]，但SPWM是一个简单的技术且具有良好的瞬态响应[19]。与传统SPWM相比，采用一种改进了的SPWM技术能够获得较宽的调制指数控制范围。该技术最初是被发表在[2]中,而且在[3]中也能找到。空间矢量PWM(SVPWM)具有较宽的调制指数控制范围、实现简单、良好的瞬态响应,并以较高的开关损耗和声觉干扰为代价获得了超过调制指标范围的最佳谐波失真因素[19]。为了获得过调制，谐波注入PWM(HIPWM)可以应用将谐波注入参考波形

[3]、[20]

。除了注入的谐波分量成分，

输入电流的谐波频谱与SPWM和SVPWM是很相似的[3]、[20]。通过应用随机PWM技术可以获得较少的声觉干扰[19]。它分散开关频率的谐波并将其扩充为整体谱。然而,这导致

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计算偏高, 与SPWM和SVPWM相比其电流脉动也较高[19]。为了减少上述连续PWM技术25%-50%的开关损耗,可采用不连续的PWM技术(DPWM)，其较低的开关损耗在是以欠调制区域不可控性为代价的

[20]

。虽然DPWM中高频开关的数量减少了,但每个开关仍会产

生较高的di/dt和dv/dt,这些是不合需求的，特别是在大功率应用中,可关断晶闸管(GTOs)很普遍而绝缘门极换流晶闸管(IGCTs)新近才被使用。对于这些应用,有选择性的消出谐波的方法(PWM-SHEM)(21)是最合适的。然而，PWM-SHEM具有很差的瞬态响应和高计算量。在电压型转换器应用中，增量调制技术[7]、[10](也称为滞环调制)是很普遍的,但它需要对输入电流进行在线监测；此外，它会导致开关频率甚至高于SPWM和SVPWM。

针对上述定性比较,改进的SPWM和SVPWM技术对应用器件的需求能够很大程度的满足。仿真研究表明，改进的SPWM和SVPWM在运转中都能产生令人满意的效果，并控制单位功率因数buck式整流器与直流电机电机的联合。在buck式整流器的应用中，形成交流输入时这两种技术是非常相似的，唯一的不同是在电力半导体开关模式中。通过考虑了研究者们对SPWM的研究经验，选择实施了改进后的SPWM技术。

B．工作原理 Buck式PWM整流器在直流电机驱动中的工作原理将会解释采用改进的SPWM技术的原因。一个简化后的三相电流型buck式整流器的电路图如图4。

图4 电流型Buck式整流器

开关的切换函数被定义为：

?1,SjkONSjk(t)???0,SjkOFFj?{R,S,T}表示开关连接处的供电k?{u,l}表示桥臂到开关的高端线或低端（1）

且在任何时候必需满足SRk?SSk?STk?1。

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图5 根据电源电压定义的６个时间段 图6 在时间段III主和子开关的切换信号

图5显示了6个时间段,其由交叉的相电压(VR，VS，VT)(或零交叉线电压)所确定。在某个时间段,开关(SRu,SSu,STu)连接到最大正相，开关(SRl,SSl,STl)连接到最小负相，此时两组开关被称为“主开关”。被连接到剩余的第三相的开关称为“子开关”。

图5中，每个时间段的最大正极和最小负极相电压是正弦波形从30?至90?或90?至30?变化的一部分。通过将恒定振幅Vcarrier的三角形载波信号 (图6)与正弦参考电压片段的比较，SPWM技术已被应用于常规方法中。

图5中，正弦参考电压片段所处阶段拥有六个相电压片段。图6中，输出直流电压的平均值根据参考电压信号不同的振幅Vref进行调整。整流器的转换频率显然等于载波信号的频率,并且必须是供应频率是六倍。在应用系统中开关频率可调的范围为10～20kHz。图6中给出了主开关和子开关在时间段III的开关频率的一个例子。 …… 此处隐藏：141字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……