三相異步電機(jī)的Z-SOURCE驅(qū)動(dòng)性能分析

摘 要： 通過(guò)SIMULINK/MATLAB對(duì)Z-SOURCE驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，研究電機(jī)在滿負(fù)荷和空載兩種情況下的電流、轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩，得到了一個(gè)滿意的控制結(jié)果。
關(guān)鍵詞： 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)；PWM；Z-SOURCE逆變器；SIMULINK/MATLAB

　傳統(tǒng)的電壓源逆變器和電流源逆變器拓?fù)湓诟鞣N場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用，且控制技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是擺脫不了其自身所固有的缺點(diǎn)，從而使得在一些復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，傳統(tǒng)的電壓源或電流源逆變器受到了挑戰(zhàn)[1-3]。Z-SOURCE逆變器為系統(tǒng)的運(yùn)行提供了一種低成本、高效率、良好操作性的結(jié)構(gòu)。阻抗網(wǎng)絡(luò)的引進(jìn)，將主變換器電路與電源或負(fù)載耦合，使Z-SOURCE逆變器既不是電壓源逆變器，也不是電流源逆變器，從而實(shí)現(xiàn)升/降壓很寬的調(diào)壓范圍，輸出電壓可以高于或低于輸入電壓。同時(shí)，Z-SOURCE逆變器的抗電磁噪聲干擾的能力也是它的優(yōu)勢(shì)所在[3-4]。
1 Z-SOURCE逆變器
1.1 Z-SOURCE的結(jié)構(gòu)
　Z-SOURCE是一種基于Z-SOURCE儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)的變換拓?fù)?，之所以稱之為Z(阻抗)型逆變器，主要是其直流緩沖和儲(chǔ)能電路結(jié)合了VSI和CSI的特點(diǎn)，由獨(dú)特的阻抗網(wǎng)絡(luò)組成，這樣使得Z-SOURCE逆變器在直流儲(chǔ)能中具有二階特性，滿足了端口可開路可短路的條件。其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。電路由輸入電源、二極管、兩個(gè)等值的電容、兩個(gè)等值的電感組成。其中，電容和電感連接成“X”形結(jié)構(gòu)。二極管主要是防止反向電流，電容作為輸入到輸出的主要能量轉(zhuǎn)換元件。


　其中K為增益因子。
　由式(7)可知，通過(guò)控制直流零矢量占空比D和調(diào)制因子M就可得到任意大小的交流輸出電壓。這同傳統(tǒng)的逆變器相比，系統(tǒng)的調(diào)壓范圍明顯得到增加。
2 PWM控制技術(shù)
　PWM逆變器可分為單相、三相等。這些變頻器能產(chǎn)生交流電壓的變量級(jí)以及變頻。PWM逆變器常用于交流電機(jī)變頻變壓反饋調(diào)速驅(qū)動(dòng)。為了得到很寬的調(diào)速范圍，交流電壓需要改變頻率與占空比[5-6]。Carrier-based PWM方法經(jīng)常應(yīng)用在逆變器中，因?yàn)樗鼈兌己芎?jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。開關(guān)信號(hào)生成PWM波形如圖3所示。這里生成的PWM波形實(shí)際上是由方波和三角波疊加而成，也稱SPWM法。