三相四桥臂逆变器的PWM控制策略

将第四桥臂的电流给定信号取出，分别加到a，b，c三相电压环的输出端。由于第四桥臂电流为零序电流，其含量最多的是3次谐波，因此也可以理解为在a，b，c三相的调制信号中加入了3次谐波。采用3次谐波注入的正弦波调制时，正弦基波的幅值被削低。同样在调制度为1的情况下，调制波中含有更大的基波幅值，根据控制原理，输出信号是跟随给定信号的，既然给定信号中调制波基波幅值增大，那么逆变器输出端产生的基波幅值也随之增大，从而提高了逆变器的直流母线电压利用率。3次谐波注入的正弦波调制与常规的正弦波调制相比，直流电压利用率提高了13．4％。

5 实验

研制了一台采用零序电流注入法控制的三相四桥臂逆变器原理样机，设计参数为：E=290 V，交流输出电压115 V，输出电压频率400 Hz，La=Lb=Lc=240μH，Ca=Cb=Cc=14μF，额定负载6 kVA，每相2 kVA。实验波形如图4所示。

图4分别为原理样机在三相空载和三相平衡阻性额定负载时iLa，uoa，uob，uoc的波形，可见，输出电压波形正弦度较高，畸变很小，因此该控制方法可有效地实现三相四桥臂逆变器的控制。

表1示出逆变器带三相不对称负载时的实验数据。可见，当负载功率出现不平衡时，采用零序电流注入法控制的三相四桥臂逆变器输出电压仍能保持平衡，因此该逆变器具有较强的带不平衡负载能力。此外根据经验，采用三相半桥逆变器时，若输出相电压有效值为115 V，则需360V直流母线电压，而在所提出的控制策略下，逆变器直流母线电压仅为290 V，可见直流母线电压利用率有所提高。

图5示出原理样机效率曲线。可见，6 kVA额定负载时，逆变器效率可达96．5％，变换效率较高。

6 结论

在分析了三相四桥臂逆变器数学模型的基础上，研究了一种三相四桥臂逆变器解耦控制策略。该方法将传统的PWM控制方法和零序电流注入结合起来，控制方法简单、易于理解，避免了采用空间矢量控制方法带来的计算复杂，克服了必须依赖数字处理器进行计算的缺点。理论和实验均表明，该控制方法使逆变器具有输出电压波形总谐波畸变率低，变换效率较高，带不平衡负载能力强和能提高直流母线电压利用率等特点，因此适合作为恒压、恒频的三相逆变电源而广泛使用。