光伏逆变器简化SVPWM控制策略外文翻译资料

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1 简介

近年来，电机的空间矢量理论是引入变频器[1-2]。空间矢量脉宽形成了调制（SVPWM）的控制思想发达。 SVPWM控制策略被广泛应用替代当前的调速系统因为它开关损耗小，直流电压利用率高消除谐波效果很好[3]。它已经成为了自提出以来的研究重点。 SVPWM控制算法不仅可以用于各种交流变频器系统，也具有很好的应用前景的新能源发电系统[4-6]。然而，传统的SVPWM算法需要一个系列的复杂分解过程的体，如坐标，三角矩阵变换计算[7]。需要分别计算6个方面，包括部门的判断，相邻的计算矢量操作时间和矢量切换点。因此，采取了大量的CPU资源和系统操作精度降低。此外，谐波输出电压含量大。在太阳能发电系统中，光伏（PV）逆变器被简化DC / AC电源转换器，不需要复杂SVPWM，但它需要高直流电压利用率和矢量快速计算[8-10]。结合PV三相电压逆变器，基于分析传统的SVPWM是一种新的简化SVPWM控件提出。一个光伏逆变器的仿真和实验制度建设和战略的可行性被验证。

2 SVPMW原理

SVPWM产生一个圆形的旋转场和电机的磁力链的恒定幅度。根据一定的规则，SVPWM控制晶体管（ON / OFF），并将直流电压变为a三相正弦电压。

图1.光伏三相电压源逆变器

三相电压源型主电路变频器如图1所示图1具有八个开关状态并被布置根据a，b，c的顺序。 假设切换当上开关打开时变量

为1，否则为0.假设Ud是一个规范，组合用于输出相电压和线电压在表1中。通过3/2转换，我们可以映射八个表1中的相电压组合与平面和可以也得到六个非零电压（V1-V6）矢量和二零电压（V0V7）。 六个非零电压形成轴六角形，角度为60°，两个零电压位于坐标原点。 基本的投影电压矢量和参考矢量在平面的alpha; - beta;如图2所示。例如，我们解释电压矢量的组合。 从图2可以看出得到电压矢量和矢量的运行时间。

图2.静止框架中的空间电压矢量

在公式中，T1、T2、T0、T7分别是在抽样期间V1、V2、V0、V7的工作时间，是六节点工作模式下实际输出电压和相电压的基本幅度比。

3 SVPWM的快速算法

根据公式（3）和（4），为了简化计算，SVPWM的新算法以采样周期T为基础，标准化时间矢量，并进行坐标变换的。 之后，我们可以得到一个新的输出向量（C是变换矩阵），然后：

坐标变换后，图2中的标准六边形变为平坦的六边形。每份占45°。 因此，我们可以通过Valpha;和Vbeta;的幅度之间的较小比较来识别该扇区。同时，通过简单的加法和减法可以计算向量的操作时间。 X和Y分别表示Valpha;和Vbeta;的振幅。 我们可以让新的运行时间有效

从公式1-8的矢量：

类似地，可以计算扇区的所有值和操作时间，如表2所示。

表2：部门差异和向量运行时间

通过公式（11）的转换，可以得到矢量的实际运行时间，然后得到实际的输出矢量V（C的逆矩阵）。

PWM生成原理如图3所示。

图3 PWM产生原理图

4 系统的实现

4.1 硬件

将32位定点DSP TMS320F2812作为主控芯片，将SVPWM的快速算法投入光伏三相逆变器系统。 系统的主要硬件如表3 [11-12]所示。

表3.硬件系统

光伏三相逆变器系统的硬件电路框架如图4所示。

图4. 光伏逆变器硬件电路

在此框架下，光伏电池提供直流电压，逆变器单元将直流电变换为交流电。 过滤后，系统提供稳定的负载电压。 同时，变压器和电流互感器分别向PV逆变器控制器发送电压和电流。 通过分析和计算，控制器显示参数显示单元并向IGBT发送脉冲。

图5.实验平台

4.2 实施软件

系统程序由定时器的主程序和下溢中断子程序组成。 主程序完成系统硬件和软件初始化，如图6所示。 中断子程序完成控制部分的算法，是软件设计的核心，如图3所示。

图6.主程序流程图

5 控制策略模拟

基于上述理论分析，对SVPWM控制的光伏逆变系统进行了建模和仿真。 调制周期T = 0.0002s，输入交流参考电压幅度为380V，频率为50Hz，直流输入电压为538V，滤波电感0.5mH，滤波电容为0.1uF。以A相为例， 仿真结果如图7,8所示。

(a) SVPWM

(b) Tc1

图7. SVPWM波形和切换点Tc1

从图7可以看出，SVPWM的调制波呈现鞍座的形状，这将有助于

提高直流电压利用率，抑制谐波。

（a）无滤波器

（b）有滤波器

图8.模拟电压波形

图8显示了新的SVPWM控制策略控制逆变器，获得波形图。后过滤，我们可以得到标准正弦波。

6 实验结果

输入交流参考电压的幅度为22V，频率为50Hz，直流输入电压为135V，开关频率为4.8kHz。实验波形如图9〜14所示。其中，图9,10是示波器TDS3012B的波形。图11〜14，均为电能质量分析仪FLUKE435。

（a）基于传统的无滤波器的SVPWM算法

（b）基于无过滤器的快速SVPWM算法

图9.相电压波形

（a）基于具有滤波器的常规SVPWM算法

（b）基于具有滤波器的快速SVPWM算法

图10.相电压波形

从图9和图10可以看出，常规SVPWM控制算法和快速SVPWM控制算法的波形非常相似。但是，操作时间是不同的。

（a）基于传统的无滤波器的SVPWM算法

（b）基于没有滤波器的快速SVPWM算法

图11.相电压波形

（a）基于传统的无滤波器的SVPWM算法

（b）基于没有滤波器的快速SVPWM算法

图12.谐波失真

在图11和图12中，L1 L2和L3分别表示A相电压B相电压和C相电压。 无过滤器，常规SVPWM算法的THD（总谐波失真）为22.5％，22.3％和21.7％，而快速SVPWM算法的THD为12.6％，12.8％，12.4％。 第三，五，七，九次谐波是主要的谐波分量。 基于快速SVPWM算法的主谐波的所有内容都低于常规SVPWM算法。

（a）基于具有滤波器的常规SVPWM算法

（b）基于具有滤波器的快速SVPWM算法

图13.谐波失真

使用滤波器，常规SVPWM算法的THD（总谐波失真）为4.3％，4.5％和4.1％。 相比之下，快速SVPWM算法的THD（总谐波失真）为3.1％，3.7％和3.5％，也低于常规SVPWM算法。

（a）基于传统的SVPWM带滤波器的算法

（b）基于具有滤波器的快速SVPWM算法

图14.谐波失真

7 结论

在讨论中，基于SVPWM技术的原理，本文提出了一种SVPWM的新算法，实际系统的仿真和测量波形表明新算法是正确可行的。节省CPU资源，提高系统的电压利用率和控制精度，具有计算效率高，实时性强，易于实现。

参考文献

[1] X. Xiao. Study on the SVPWM algorithm of N-level inverter

in the context of non-orthogonal coordinates. Frontiers of

Electrical and Electronic Engineering1 (2):199-204, 2006.

[2] S. Zhang. Novel Digital Continuous Control of SVM

Inverters in the Over

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