摘要：在现在国内模拟电源领域，模拟电源仍是一个正在持续发展的阶段，大家在摸索着前进，故模拟电源在使用过程中存在许多问题，本文从空间矢量脉宽调制算法出发，试论一种基于 SVPWM 技术的三相变频变幅逆变电源。通过对此实验结果的相关测试参数表明，基于 SVPWM 技术的三相变频变幅逆变电源不仅提高了电流的电压，也同时降低了相关器件的损耗。由此可见，基于SVPWM技术的三相变频变幅逆变电源具有着非常好的发展前景。
关键词：SVPWM技术 三相变频变幅逆变电源;
引言
随着中国经济的发展，更加重视可持续发展，对环境要求越来越高，推崇低碳、绿色、环保。所以像基于SVPWM技术的三相变频变幅逆变电源这种新兴技术是重点研究对象，因为该技术的广泛运用可以实现更低的能量消耗和更高的使用效率，一旦投入使用，也将实现更高的经济价值。所以，该技术值得大力投入人力和物力研究。
1、SVPWM技术简介
SVPWM是近几年新兴发展的一种电源控制方法，这种电源控制方式主要是由特定的六个不同功率的开关元件组成的逆变器，再由这些功率元件组成独特的开关模式。这种开关模式产生的调制波，是目前可以正常传输的电流波中最理想的正弦波形。因为它的矢量PWM与之前研究输出的正弦PWM存在着很大的不同，它的出发点是三相输出电压的整体效果，与传统的SPWM技术相比较，其组成的电流波形和电机转矩脉动都得到了很大的改善，旋转磁场也更加理想化，它很大程度的提高整个直流母线电流电压的使用效率，而且更加容易实现信息化。同时SVPWM技术可以实现每个小区间的开关每次开关时只需要一个器件，所以可以降低开关的损耗；再者SVPWM技术是利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。SVPWM技术使用的逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15%。
2、总体方案
SVPWM 主要依据于平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与既定电压矢量相等。所以首先我们要先把正常的220V交流电通过传统的变压器变压，将变压后的48V整体电流通过整流滤波，为逆变电源提供稳定的直流电。逆变电源就可以实现功率的转换，将直流电源的波形转换成SVPWM 波形，再通过LC 滤波对三相 SVPWM 波形在此进行滤波转换，从而正常的正弦波形就成功实现了。最后通过电压电流检测和转换的正常的正弦波进行比较，把波形反馈给DSP，这样整个控制闭环节就完成了。
3、主要核心电路设计
首先，电路设计最好使用整流桥再加上滤波，这样就可以把电压变得稳定。简单来说，直流电压是整流和滤波过后的VDC电压，通过整个电路将直流变成交流。整流电路图的整体电压是由48V变压器变压后的电压，再把此电压通过桥式整流器整流，使用多电容滤波，再在两者之间接一个保险丝来保护元件，防止电路损坏，最终把直流输出电压 VDC。在弱电系统控制强电系统的电路中，适当的隔离措施尤其重要，由于现在已有的隔离电路已经相对成熟，所以就不在多加讨论，总之只要通过三相桥式整流电流设置驱动电路，再把隔离处理过的电流输出。其中三相桥式整流电路设计采用 6个IRF540的MOS管组成 6个桥臂，桥中各臂的控制信号由电路中的隔离驱动输出信号进行控制，同时采用与 MOS 管的编号相对应的方式进行设计，各臂在控制信号作用下轮流导通，这里必须要注意的是不可以同时导通上下桥臂，否则会导致桥臂的直通现象，电路短路。整流桥加滤波，可以得到比较稳定的电压，电路如图1所示。
图1 不可控整流电路图
4、系统软件设计
在之前传统的 SVPWM 技术中，1和0分别表示逆变桥官开通和关闭。从U0到U7的8个开关由3 个桥臂组成，也被称为状态矢量，其中有两个零矢量，分别是U0和U7，这8个状态矢量相互组成了6 个扇区，彼此矢量之间相差 60°，两个相邻的矢量可以组成任意空间。 PI 算法是软件设计的重要环节，因为三相逆变电路由独立的电压闭环控制，在工作过程中，需要输出分别电压的平均值，只要采样的电压低于3.3V就可以直接输入DSP 的 A/D 通道，转换后得到Vf ( k)，然后就可以确定Kp 和 Kf，就可以开始编程了。另外，PI 调节器需要加以控制，如果偏差值输出值太大，整个系统可能就会出现不稳定的现象，而且在一定时间内输出值偏差太大，也会影响PI 运算的积分积累，进而超调。所以必须控制输入的偏差值。要控制好输入的偏差值，只要对PI 调节器的输出进行有限的限幅，控制系统的精度，就可以很好地解决此问题。6个扇区图如图2所示。
图2 空间矢量及分区图
5、输出线电压测试和三相调幅性能测试
当频率为 50 Hz、电压36V的电路情况下，设置负载电流有效值为 0． 5 ～ 3 A，输入电压设置为 198 ～ 242 V，为了达到不间断的改变电压值，使用隔离变压器前端的自耦变压器来改变电压值，通过负载得来的电流值在输出端流出，再由示波器测量，通过测量结果可以得出，当输入的电压比较小的时候，输出端的线电压的有效值会比电压稍大的情况下的低，其负载调整率也会有所变化。输出线电压测试完毕之后再对三相调幅性能测试进行测试。首先，设定测试条件与输出电压测试条件相同，对其一方的电压和功率进行调幅性能测试，通过测试可以得出，实现动态电压调节完全是没问题的。最后在对此系统进行简单的失真度测试，通过失真度测试仪的结果显示，失真率相对较小，所以可以得出采用此方法的效果是理想且显著的。
结语
本文在传统逆变器的基础上，基于SVPWM技术提出一种改进的三相变频变幅逆变电源。通过该系统完成了1 ～ 40V 步进为 1 V 的调压输出，50 Hz ～ 1 kHz 步进2 Hz 的调频输出，输出电压恒定为 36 V 时负载调整率小于5% ，整体测量精度高，动态调整范围宽，负载调整率小。满足了系统设计的要求，且因为有着高效率、高精度的优势，同时进一步的改善了系统的稳态性能，通过使用该系统可大幅度的提高电流利用率。此系统可以在新兴产业的电源技术中广泛应用，使其降低使用成本，提高工作效率。
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论文作者:陈宁宁,徐金辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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