三相四桥臂逆变器

与其他三相逆变器相比，三相四桥臂全桥逆变器具有体积小、重量轻、成本低的优点，因此具有很好的应用价值。该逆变器控制策略主要有空间矢量控制法和滞环控制法，其中对空间矢量控制法的研究较为深入。三维空间矢量控制法虽然具有电压利用率高、控制灵活、效率高等优点，但其空间矢量图抽象，难以理解，控制时需进行坐标变换，且开关矢量带有根号，控制较为复杂。滞环控制法的控制思想简单，易于理解，但该方法用于四桥臂逆变器时，需对各相误差电流大小进行判断，从而决定第四桥臂两开关管的开关状态。因此，控制的实时性和精度受到了影响。 【三相四桥臂逆变器】是一种特殊的三相逆变器，因其结构紧凑、重量轻及成本效益高，而在电力电子领域具有广泛的应用前景。该逆变器主要采用两种控制策略，即空间矢量控制法和滞环控制法。 **空间矢量控制法**（Space Vector Modulation, SVM）是三相四桥臂逆变器的一种主流控制策略。这种方法通过精确控制开关元件的开关状态，使得逆变器能够输出接近理想正弦波形的电压。SVM的优势在于它能提高电压利用率，使控制更为灵活，并且整体效率较高。然而，它的缺点也很明显：空间矢量图的概念抽象，需要进行复杂的坐标变换，而且涉及到的开关矢量可能包含根号，这增加了控制的复杂性。 **滞环控制法**则以其简单的控制思想和易于理解的操作受到青睐。这种控制方法基于误差电流的比较来决定开关状态，适合快速响应。然而，当应用于四桥臂逆变器时，由于需要判断各相误差电流大小，可能导致实时性和精度降低。 针对以上问题，一种名为**零序电流注入的PWM控制策略**被提出。这种方法能有效地实现三相四桥臂逆变器的解耦控制，简化了控制过程，同时也提高了控制的稳定性和效率。通过在三相电流中注入零序电流，可以确保在不平衡负载条件下保持三相输出电压的对称性，从而实现电压电流解耦。 在系统模型方面，三相四桥臂逆变器拥有8个开关元件，通过控制这些开关元件的开闭状态，形成不同的桥臂输出电压。利用这种结构，可以将三相四桥臂逆变器等效为三个独立的单相全桥逆变器，每个逆变器的输出电压相差120°，从而简化了控制策略。 在控制策略的具体实现中，前三桥臂采用瞬时电压电流双闭环控制，内部电流环和外部电压环分别采用PI控制器，以实现电流和电压的自动调节。第四桥臂的控制则通过对三相电流给定信号进行正负半波整流，生成零序电流给定，进而控制开关元件的导通和关断。 这种零序电流注入的方法提高了直流电压利用率。在3次谐波注入的正弦波调制下，逆变器输出端的基波幅值增大，从而提高了直流母线电压的利用率，与常规正弦波调制相比，提升了13.4%。 实际应用中，已成功研制出采用零序电流注入控制的三相四桥臂逆变器样机，验证了理论设计的有效性和可行性。这种新型控制策略为三相四桥臂逆变器在工业、能源转换以及其他需要高效能、高精度控制的场合提供了更优的选择。