三相四桥臂逆变器的PWM控制策略与优化

"本文主要探讨了三相四桥臂逆变器的控制策略，特别是空间矢量控制法和滞环控制法，以及一种创新的零序电流注入的PWM控制策略。这种逆变器因其体积小、重量轻和成本低而具有广泛的应用前景。空间矢量控制法虽然高效，但控制复杂，而滞环控制法则相对简单，但在实时性和精度上存在挑战。文章提出了零序电流注入的PWM策略，旨在实现解耦控制，并提高直流母线电压利用率，适用于不平衡负载。" 三相四桥臂逆变器是一种高效的电力电子设备，它在三相系统中采用了四个桥臂结构，相比其他三相逆变器，具备更紧凑、轻便和经济的特点。逆变器的控制策略是其性能的关键，通常包括空间矢量控制法和滞环控制法。空间矢量控制法通过优化电压矢量分布，能够实现高电压利用率和效率，但它的复杂性在于需要进行坐标变换且开关矢量计算涉及根号运算，这增加了控制难度。相比之下，滞环控制法基于简单的控制思想，易于实施，但应用于四桥臂逆变器时，由于需要根据误差电流判断第四桥臂开关状态，可能导致实时性和精度问题。 针对这些挑战，研究者提出了一种零序电流注入的PWM控制策略。这种策略旨在实现三相四桥臂逆变器的解耦控制，简化控制逻辑，同时增强系统的不平衡负载处理能力。通过引入零序电流，可以优化直流母线电压的利用率，提升系统的整体性能。 逆变器的系统模型通常包括一个三相四桥臂的主电路，每个桥臂由两个开关管组成，控制着电流的流向。状态方程描述了各桥臂的电压和电流关系，而通过特定的开关函数可以转换为直流侧输入电压的关系。这种结构允许将三相四桥臂逆变器视为三个独立的单相全桥逆变器，每个相位相隔120°，为解耦控制提供了基础。 采用零序电流注入的PWM控制策略，每个相位的电压和电流通过瞬时电压电流双闭环控制，使用PI控制器来调节。这种方法可以独立调整每相的电压和电流，确保系统的稳定性和响应速度，同时解决了传统方法中的耦合问题，提高了逆变器的控制性能。 三相四桥臂逆变器的控制策略选择直接影响其性能表现。空间矢量控制法和滞环控制法各有优缺点，而零序电流注入的PWM控制策略则提供了一个折衷方案，既简化了控制复杂性，又保持了良好的系统性能，特别适合处理不平衡负载条件下的应用。