基于SVPWM的三相混合開關電流型整流器的優化控制策略研究

圖4 三相電流型整流器的電流矢量

給定一個參考矢量I*（如圖4），可基于式(1)~ 式(4)用I1和I6矢量合成，其中T1T6T0是I1I6和I7矢量的作用時間，Ts是開關周期，m是調制比，可得到零矢量作用時間T0。在傳統的空間矢量控制中[9]，T0被平均分配到I1和I6之間，提供給晶閘管的關斷時間為T0/2，如圖5所示。電路的最高工作頻率fS由式(5)決定。

圖5 SVPWM中各矢量的時序圖

3 優化的電流型空間矢量控制策略

為提高控制系統分配給晶閘管的關斷時間，以下對電路的開關過程進行分析。圖4所示的扇區I中，當-π/6α0時，網側電容電壓VA’VC’：S1將關斷向S5換流，如果S1沒有恢復到正向阻斷狀態，此時S5的管壓降為正；給S5門極驅動脈沖，S5承受正壓自然開通，而S1承受反壓強制關斷。理論上S1向S5換流需要的時間可以為0。S5將關斷向S1換流，如果S5沒有恢復到關斷狀態，S1承受反壓；此時給S5門極脈沖也不能驅動開通S5，即S5向S1換流失敗。所以S5向S1換流時，需要的零矢量時間T0_2至少不可小于TOFF。對于特殊情況VA’=VC’，需通過設置特定的開關頻率來避免，能保證換流時只有以上兩種情況。故在晶閘管非自然換流條件下，滿足反向恢復時間大于TOFF，即可保證晶閘管之間正常換流，電流型空間矢量能正常進行。電路中的最小零矢量時間不小于TOFF，電路的最高工作頻率fS由式（6）決定。

令關斷時間TOFF=41.67μs，調制比m=0.9，由傳統的電流型空間矢量控制式(5)得到工作頻率為1.2kHz；而優化的電流型空間矢量控制式(6)得到工作頻率為2.4kHz。以扇區I為例，優化的空間矢量條件下，各矢量的時序分配如圖6所示。開關周期0α≤α2內，晶閘管強制換流時刻α=α1，晶閘管S5承受最小反壓值。根據式(7)， 代入m=0.9，TS=416.7μs后得到α1≈0.072。由式(8)計算出晶閘管最小反壓值VAC’。電容電壓峰值VS≈311V，則VAC’≈38.75V。理論上滿足晶閘管加反壓關斷的條件。