一種優化開關模式單相SVPWM技術

易龍強　羅孝龍

【摘? 要】為降低單相逆變電源的開關損耗，將三相開關模式優化SVPWM思想應用于單相PWM逆變電源，并給出了該技術的實現方法。實驗與理論證明單相優化SVPWM技術較以往傳統SPWM逆變算法可降低50%開關損耗。

【關鍵詞】逆變器;SVPWM;

1.引言

眾所周知，三相開關模式優化SVPWM技術開關損耗只有普通開關模式的66.6%，可以有效降低逆變電源的開關損耗、減少逆變器散熱片設計尺寸。鑒于開關模式優化SVPWM技術的顯著優點，本文將該技術應用至單相PWM逆變電源。相比傳統單相SPWM技術，該技術可有效降低逆變開關器件的開關損耗。

2.單相PWM逆變器逆變電壓矢量分析

是SVPWM算法的脈寬調制比，可見逆變電源母線電壓V制約了逆變輸出的最大線電壓峰值。按圖 7分配矢量即可實現單相SVPWM技術。

5.單相開關模式優化SVPWM技術

與三相SVPWM類似，通過逆變輸出零電壓矢量時間分配與位置的分配，可得開關模式優化SVPWM技術。

圖 8給出了單相SVPWM第一區間的兩種可能的開關模式優化矢量分布圖。作為對比，圖中模式I.即為圖 7開關模式。以模式II.為例，優化開關模式如圖 9所示。

圖中a、b對應每個PWM周期開關器件的狀態，每個PWM周期只有一個開關動作，即優化后的SVPWM只有原開關模式I.開關損耗的50%。因此，開關模式優化SVPWM技術降低了逆變電源開關器件的開關損耗。

6.實驗

利用TI的DSP控制器及相關IGBT、驅動電路等外圍輔助電路，按圖 1構建單相全橋PWM逆變器作為算法的實驗平臺。逆變器輸出外接單相逆變變壓器與濾波電容。實驗電路參數為：母線電壓V=120V;逆變變壓器變比N=110V：60V;濾波電容C=10μF。SVPWM算法參數為：調制頻率f=50Hz;PWM載波頻率f=5kHz;脈寬調制比M=1。

圖 10與圖 11中通道1、2、M分別為單相開關模式優化SVPWM（模式II.）控制下與傳統開關模式（模式I.）下，逆變橋輸出v（t）與v（t）波形以及v（t）波形。可見，優化后的SVPWM波形上開關管的開關次數明顯小于未優化過的SVPWM波形。

7.結論

給出了一種單相開關模式優化SVPWM算法及其實現方法，有效降低了單相逆變電源的開關損耗。研究表明，開關模式優化后的SVPWM算法，在單相逆變電源中，較傳統模式可節約50%逆變開關損耗。這是傳統單相PWM逆變控制算法難以達到的控制效果。因此，在單相逆變電源中具有極高的工程實用價值。

參考文獻：

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