管S8均由一个单向开关管和一个二极管并联而成，且并联时单向开关管的发射极 与二极管的阳极相连，单向开关管的集电极与二极管的阴极相连。
[0030] 在本实用新型中，假设逆变器的八个开关管都是理想的，逆变器四桥臂第一桥臂 a、第二桥臂b、第=桥臂C和第四桥臂0的开关状态可分别用开关函数Sa、Sb、Sc和So表 示，各臂上管和下管互补开通和关断，上管开通时开关函数值为1，反之为0,则
[00引]Uw=U(Si_S〇)E (1)
[0032] 其中i为{a,b，c}。W电感电流ia、ib、ic、io和电容电压uAG、uBG、uCG为状态 变量对逆变器回路分析：
[0033]
[0034] ia+ib+ic+i〇=〇 做
[0035]
(4)
[003引其中i。、ib、i。也为立相电流；i。第四桥臂电流；L为立相滤波电感；Ln为中性线 电感；UAe、Uee、Uee为S相负载电压，且是四桥臂逆变器控制的输出量。由式（2)和式（3)可 得：
[0037]
[0038]如果S相负载电压平衡，贝U
[0039]Uag+u肪+UcG= 0 做
[0040] 在本实用新型中引入了电流正反馈控制，通过扩大不平衡度，使=相输出电压平 衡度控制更精准。由前面分析可知，当=相负载不平衡时，不仅会影响=相电压不平衡，而 且对=相电流也会影响，如果对=相电压加W控制，=相电压平衡，该样输出的=相电流就 可W完全体现出负载不平衡度。
[0041] 图2的控制框图工作原理简述如下；结合式2,通过采样，将S输出电流反馈回控 制框图，并与中性点电流相加，再加上=相输出电压得出一个控制量，即=相输出电压控制 量，然后将=相输出电压控制量进行空间矢量变换，所得出来的空间电压矢量与基准的空 间电压矢量相比较，得出一个差值，再将差值进行空间矢量反变换，得到的电压控制量，最 后将此电压控制量进行S维空间矢量调制，产生控制四桥臂的PWM信号。
[0042] 请参阅图2并结合式（2)知，S相输出电压与S相电流和中线电感电流有关，四桥 臂逆变器通过开关管控制输出电压uao、ubo、UCO,其他都为常值。WA相为例，A相输出电 压与A相电流和中线电流有关，所W可化围过引入相电流和中线电流对系统输出电压进行 控制。在电压控制的分析基础上，引入S相不平衡电流，将反馈回来的电压比较与标准电压 比较，并引入电流正反馈，所获得的=相不平衡差值，最后由=维空间矢量调制输出PWM信 号，控制四桥臂逆变器，立维矢量调制电路的框图见图3所示。
[0043] 图3是S维空间矢量调制的一个过程框图，反馈回来的电压比较与标准电压比较 后，所获得的=相不平衡差值，通过空间矢量变换获得UaUpU,，通过UaUpU,确定空间矢量 调制在六个扇区里面的其中一个，并由11。11日Uy计算出q，每个扇区有四个四面体，再由q确 定在哪一个四面体，通过四面体计算出开关量作用的时间Ti和确定由那几个开关来完成 该时间段内的控制，最后UaUpU,、q、Ti共同决定四桥臂逆变器中每个开关作用的时间量， 并选择一种开关作用的顺序，输出PWM，控制四桥臂逆变器中8个开关管。
[0044] 正反馈在自动控制系统中主要是用来对小的变化进行放大，从而可W使系统在一 个稳定的状态下工作。但是正反馈总是起放大作用，该样就会使系统中的作用越来越剧烈， 最后有可能会使系统损坏。所W-般正反馈都与负反馈配合使用，而且在正反馈后面加上 限幅环节，使差值保持在一定的范围内。为了提高系统的稳定性，在控制信号的不平衡差值 中引入PI控制可W减少，减少输出波形的T皿，使控制更精确。在本论文仿真过程中，化取 0. 9,Ki取 150。
[004引将本案的技术方案用于S相四桥臂逆变器，采用Matl油/Simulink对整个逆变器 系统进行仿真，不考虑开关管死区，管压降，电路分布阻抗等因素的影响，仿真的系统参数 为：输出电压频率为50Hz，输入直流电压为530V，采用电流前反馈对不平衡电压进行补偿 控制，输出采用S维空间矢量调制，开关频率为lOHz，滤波电感L= 0.013H，滤波电容C= 5加F。Matl油/Simulink是一种动态系统仿真工具，Simulink是MATLAB中的一种可视化仿 真工具，是一种基于MTLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软 件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
[0046] 图4是各种典型负载条件下的输出电压Vo,Vo为输出各相电压的峰值，输出电压 的T皿。负载1为20Q，负载2为40Q，负载3为阻感负载，电阻为60Q，电感为20恤，表 中A1B2C3代表A相负载为20Q电阻，B相负载为40Q电阻，C相负载为60Q的电阻串联 20恤的电感，其他负载类型的情况W此类推。
[0047] 图5-8是在负载为A3B3C3时的波形；图5为S相输出电压波形；图6为S相负载 电流波形；图7为第四桥臂的电流波形；图8为S相输出电压中a相电压的谐波含量图。图 9-11是在负载为A1B2C3时的波形，图9为S相输出电压波形，图10为S相负载电流波形， 图11为第四桥臂的电流波形，图12为S相输出电压中a相电压的谐波含量图。
[0048] 由仿真结果分析可知，负载为各种不平衡负载和非线性负载时，该控制方法具有 很好的控制特性。输出电压稳定，且=相输出电压平衡度高。
[0049] 本案提出了一种电流正反馈控制与=维矢量调制相结合的逆变器，先通过对=相 四桥臂逆变器分析，针对逆变器控制的特点，在原先电压控制环的基础上引入电流正反馈 电路，最后通过=维矢量调制电路输出PWM波形，仿真结果有效的验证了该逆变器的可行 性。
[0050] W上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此， 任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种新型三相四桥臂逆变器，其特征在于，包括三相四桥逆变器电路、电流正反馈电 路和三维矢量调制电路；所述三相四桥逆变器电路中设有三相四桥逆变器，该三相四桥逆 变器中的第一桥臂中点、第二桥臂中点和第三桥臂中点均通过滤波电感连接至三相负载的 输入端，该三相四桥逆变器的第四桥臂中点通过中性电感连接至三相负载的输入端；所述 三相负载的输出端连接电流正反馈电路的输入端，且该电流正反馈电路的输出端连接三维 矢量调制电路，所述电流正反馈电路将反馈回来的电压与标准电压进行比较并输出三相不 平衡差值，三相不平衡差值经由三维矢量调制电路处理后输出PWM波形，三个滤波电感与 三相负载之间形成三个公共点，每个公共点到三相负载与中性电感所形成的公共点之间均 连接有滤波电容。2. 根据权利要求1所述的一种新型三相四桥臂逆变器，其特征在于，所述三相四桥逆 变器包括八个开关管，第一开关管的发射极与第二开关管的集电极相连作为第一桥臂，第 三开关管的发射极与第四开关管的集电极相连作为第二桥臂，第五开关管的发射极与第六 开关管的集电极相连作为第三桥臂，第七开关管的发射极与第八开关管的集电极相连作为 第四桥臂；且所述第一开关管、第三开关管、第五开关管和第七开关管的集电极相连接，所 述第二开关管、第四开关管、第六开关管和第八开关管的发射极相连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型三相四桥臂逆变器，该逆变器包括三相四桥逆变器电路、电流正反馈电路和三维矢量调制电路；三相四桥逆变器电路中设有三相四桥逆变器，该三相四桥逆变器中的第一桥臂中点、第二桥臂中点和第三桥臂中点均通过滤波电感连接至三相负载的输入端，该三相四桥逆变器的第四桥臂中点通过中性电感连接至三相负载的输入端；三相负载的输出端连接电流正反馈电路的输入端，且该电流正反馈电路的输出端连接三维矢量调制电路。本实用新型通过正反馈，增大不平衡差量，促使三相输出电压平衡度控制更迅速和精准。
【IPC分类】H02M7/5387
【公开号】CN204633634
【申请号】CN201520397408
【发明人】王祥青, 符茂胜, 赵江东
【申请人】皖西学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月2日