一种优化开关模式单相SVPWM技术

易龙强　罗孝龙

【摘  要】为降低单相逆变电源的开关损耗，将三相开关模式优化SVPWM思想应用于单相PWM逆变电源，并给出了该技术的实现方法。实验与理论证明单相优化SVPWM技术较以往传统SPWM逆变算法可降低50%开关损耗。

【关键词】逆变器;SVPWM;

1.引言

众所周知，三相开关模式优化SVPWM技术开关损耗只有普通开关模式的66.6%，可以有效降低逆变电源的开关损耗、减少逆变器散热片设计尺寸。鉴于开关模式优化SVPWM技术的显著优点，本文将该技术应用至单相PWM逆变电源。相比传统单相SPWM技术，该技术可有效降低逆变开关器件的开关损耗。

2.单相PWM逆变器逆变电压矢量分析

是SVPWM算法的脉宽调制比，可见逆变电源母线电压V制约了逆变输出的最大线电压峰值。按图 7分配矢量即可实现单相SVPWM技术。

5.单相开关模式优化SVPWM技术

与三相SVPWM类似，通过逆变输出零电压矢量时间分配与位置的分配，可得开关模式优化SVPWM技术。

图 8给出了单相SVPWM第一区间的两种可能的开关模式优化矢量分布图。作为对比，图中模式I.即为图 7开关模式。以模式II.为例，优化开关模式如图 9所示。

图中a、b对应每个PWM周期开关器件的状态，每个PWM周期只有一个开关动作，即优化后的SVPWM只有原开关模式I.开关损耗的50%。因此，开关模式优化SVPWM技术降低了逆变电源开关器件的开关损耗。

6.实验

利用TI的DSP控制器及相关IGBT、驱动电路等外围辅助电路，按图 1构建单相全桥PWM逆变器作为算法的实验平台。逆变器输出外接单相逆变变压器与滤波电容。实验电路参数为：母线电压V=120V;逆变变压器变比N=110V：60V;滤波电容C=10μF。SVPWM算法参数为：调制频率f=50Hz;PWM载波频率f=5kHz;脉宽调制比M=1。

图 10与图 11中通道1、2、M分别为单相开关模式优化SVPWM（模式II.）控制下与传统开关模式（模式I.）下，逆变桥输出v（t）与v（t）波形以及v（t）波形。可见，优化后的SVPWM波形上开关管的开关次数明显小于未优化过的SVPWM波形。

7.结论

给出了一种单相开关模式优化SVPWM算法及其实现方法，有效降低了单相逆变电源的開关损耗。研究表明，开关模式优化后的SVPWM算法，在单相逆变电源中，较传统模式可节约50%逆变开关损耗。这是传统单相PWM逆变控制算法难以达到的控制效果。因此，在单相逆变电源中具有极高的工程实用价值。

参考文献：

[1]Zhenyu Yu.Space-Vector PWM With TMS320C24x/F24x Using Hardware and Softwave Determined Switching Patterns [R].Texas Instruments Literature Number SPRA524，1999.

[2]易龙强，戴瑜兴.SVPWM技术在单相逆变电源中的应用.电工技术学报，2007，22（9），112-127.

[3]易龙强，戴瑜兴.基于DSP的单相SVPWM技术与零序信号分析.电子学报，2007，35（12），2289-2293.

[4]TI Instruments.TMS320LF/LC240xA DSP Controllers System and Peripherals Reference Guide（Rev.B）[R].Texas Instruments Literature Number SPRU357B，2001.