SPWM三相变频调速电路的谐波分析.pdfVIP

内江师范学院学报 第 20 卷第 2 期 ·20 · JOURNAL OF NEIJ IAN G TEACHERS COLL EGE 　　　　　　　　　　 No 2 Vol 20 SPWM 三相变频调速电路的谐波分析 李　　　勇 ( 内江师范学院 物理学与电子信息工程系, 　四川 　内江 　641112) 　　摘 　要 :在理论分析和电路仿真实验数据的基础上 ,总结出 SPWM 三相变频器谐波的分布特点 ,为变频 器输出滤波器设计提供了理论依据 ,并通过电路仿真实验予以验证。 关键词 :变频器 ;正弦脉宽调制 ;谐波分析 ;滤波器 ( ) 中图分类号: TM32 　文献标识码 :A 　文章编号 :1671 - 1785 2005 02 - 0020 - 05 　　交流电动机变频调速以其高效节能 ,调速性能好 ,易实现数字化控制等显著优点 ,在现代电力拖动 ( ) 系统中已得到广泛应用。由于系统能量变换的主要形式为 AC —DC —AC 交 —直 —交 变换。而实现 ( ) DC —AC 环节变换的变频器 , 以脉宽调制 PWM 技术为主流。因 PWM 技术所固有的脉冲性质 ,使输 出电压中谐波含量高 , 由此引起的负面效应:使电机过热、过压导致绝缘提前老化甚至击穿 ,产生机械振 动和噪声以及电磁干扰现象等。特别是在中压、高压、大容量变频调速系统中尤其严重。为消除其影 响 ,最简便有效的措施就是在变频器输出端装设低通滤波器。本文对目前应用最多的基于 PWM 下的 ( ) 正弦脉宽调制 SPWM 变频电路进行谐波分析 ,为变频器输出滤波器的设计提供理论依据。 1 　SPWM 三相变频器的电路结构及调制特性 ( ) SPWM 三相变频调速电路主回路拓扑结构如图 1 a 所示 ,功率开关 P —MOSFET 管 T1 T6 组成三 相桥式逆变电路 ,其控制端 G1 G6 受 SPWM 波控制 ;变频器输入直流电压为 VD ( 由三相整流装置提 ) ( ) 供 ,输出端经 RLC 滤波器与交流电动机相连接。控制电路采用 SPWM 调制方式 ,如图 1 b 所示。利 用三角载波 uc 和三相正弦调制信号 u r 进行比较 ,在交点处产生驱动信号 V G1V G6 , 即 SPWM 波。当 变频器三相桥臂功率开关 T1 T6 在驱动信号控制下 ,工作于适时、适式的通断状态时 ,输入直流电压被 转换成等幅而脉冲宽度按正弦函数关系变化的三相脉冲序列电压输出 ,其相电压为双极性脉冲 ,线电压 为单极性脉冲。输出电压中除正弦基波分量外 ,还含有大量的高次谐波分量 ,谐波分量经 RLC 电路滤 除后 ,负载上便获得一个近似正弦的基波电压 ,如图 2 所示。 图 1 　SPWM 三相变频调速电路原理 　　SPWM 变频电路的调制参数及调制特性[1 ] ( 124 - 125页) : 调制系数 : M = Urm / Ucm 。Ucm 为三角载波幅值, Urm 为正弦调制波幅值; 载波比 : N = f c/ f r 。f r 为三角载波频率