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中文翻译关于空间矢量调制与三相载波脉冲宽度调制关系的综合分析电气与电子工程师协会会员，周克亮 王丹伟摘要这篇论文综合分析了空间矢量调制和三相载波脉冲宽度调制的关系（PWM）。它们之间的关系包括，例如调制信号（包括零序成分和基本成分）与空间矢量间的关系，调制信号与空间矢量扇区间的关系，空间矢量调制开关模式和载波类型的关系，零矢量分配以及不同的零序信号的关系被系统地建立。所有的这些关系为载波脉冲宽度调制与空间矢量调制的转换提供了一个双向的桥梁。研究表明文中所得出的全部结论均与负载类型无关。此外，空间矢量调制和载波脉冲宽度调制的实现，以及闭环反馈变流器中的载波脉冲宽度调制在文中也被讨论。关键词:载波脉冲宽度调制 空间矢量脉冲宽度调制Ⅰ介绍脉冲宽度调制（PWM）在过去的几十年里已经被广泛地研究。很多种不同的脉冲宽度调制方法已经被开发，为了达到如下的目标:宽的线性调制范围；更小的开关损耗；在开关波形频谱中更少的总谐波失真（THD）、简单易操作以及更短的计算时间。在很长一段时期里，载波脉冲宽度调制方法[1]在大部分应用场合被广泛使用。最早的载波脉冲宽度调制的调制信号是正弦波。注入零序信号的三相逆变器[2]开启了非正弦载波脉冲宽度调制的研究[3]-[7]。不同的零序信号将导致不同的非正弦脉冲宽度调制。与三相正弦脉冲宽度调制相比，三相非正弦脉冲宽度调制能够扩大线电压的线性调制范围。随着微处理器的发展，空间矢量调制已经成为三相变流器[8]-[15]最重要的脉冲宽度调制方法中的一种。它利用空间矢量的概念来计算开关的占空比。脉冲宽度调制器的数字实现简单。数字实现简单以及对于输出线电压来说宽的线性调制范围是空间矢量调制的显著特点。两种脉冲宽度调制的综合联系提供了一个不仅仅把一个方式转换成另一个方式的平台，此外还发展了脉冲宽度调制的不同的表现形式。因此，很多人尝试过将两种类型的脉冲宽度调制方式统一起来[16]，[17]。空间矢量和基本的调制信号的关系在[18]-[21]中被导出。参考文献[17]表明共结点电压（零序电压）和空间矢量在一个带对称的星形连接对称负载的基本三相逆变器的关系。然而，所得出的结论需依靠负载[17]阻碍了它所得出的结论具有普遍意义。这篇论文目的是揭示空间矢量调制和载波脉冲宽度调制的综合联系。调制信号与电压矢量的联系，零序信号和空间矢量间的联系，调制信号与矢量扇区间的联系，空间矢量的顺序与载波类型的联系，零矢量的分配与不同的载波脉冲宽度调制的联系在不独立于负载类型的情况下被系统研究。此外，这两种脉冲宽度调制方法在反馈闭环变流器中的实现被讨论出相应的解决方案。提供仿真的结果来证明所得出的结论。Ⅱ 载波脉冲宽度调制A、基本理论载波脉冲宽度调制技术由调制信号与载波信号组成。脉冲宽度调制的操作可以被分成两个区域[22]，[23]。1）线性区——在线性区，调制信号的峰值小于等于载波信号的峰值。当载波信号的频率比调制信号的频率高20倍以上时，脉冲宽度调制的增益约等于1。2）非线性区——当调制信号的峰值比载波信号的峰值大的时候，过调制的增益小于1。六阶梯模式标志着非线性模式的结束。输出的开关波形的总谐波失真增加。图1 两电平载波脉冲宽度调制如图1所示，在线性区域，对于两电平载波脉冲宽度调制来说，我们有在式中tk+和tk-是在第k个采样间隔的正极性和负极性的脉宽，分别的;u(k)是在第k个采样区间的标准化的振幅；载波信号的标准峰值时1。等式（1）通常就像第二电压平衡法则[14]，[18]，[24]。图2表示一个不考虑负载类型的三相脉冲宽度调制逆变器。在线性调制范围内，忽略高次谐波，输出的相电压满足式中N时直流母线中性点。当过调制出现时，诸如此类，当（1）和（2）就不成立了。图2 三相脉冲宽度调制逆变器B、载波脉冲宽度调制一个对于三相载波脉冲宽度调制具有普遍代表性的调制信号的如下所示：式中为插入的谐波，称为基本信号。三相对称的正弦信号如下所示：式中m为调制指数，并且。根据（2），（4）输出的相电压（如图2所示）为输出的线电压Uab，Ubc，Uac为在线性调制区，（5），（6），并且表明输出的线电压时小于等于直流母线电压E。因此，在线性调制区调制指数的可能的最大值为，并且我们有式中，并且。很明显，插入的谐波没有出现在线电压中。因此通常被称作零序信号[14]，[21]，并且可以通过下式计算得到为正弦波脉冲宽度调制。在线性区，从（4）和（5）以及，我们有和最大的输出线电压为。当m1时，过调制出现。当时，为非正弦波脉冲宽度调制。当为一个合适的信号时，例如，所有的都被削顶。时并且最大的输出线电压在线性区达到E。对于三相变流器[4]，[5]来说不同的导致不同的载波脉冲宽度调制。它表明合适的能扩大三相正弦波脉冲宽度调制的线性调制区。在开关特点上，当处于线性调制范