馬瑞卿  韓英桃  吳  斌

（西北工業大學  西安710072）

    冰柜、冰箱等家用制冷設備多數采用單相電容兩相異步電動機，并且經常工作在短時重復狀態，這種模式帶來的蔽端是起動頻繁、能量損失嚴重、電機壽命短、制冷溫度穩定性差。目前，從國內外發展趨勢看，采用pwm變頻調速使電機工作在長時狀態，即高速制冷，低速維持，已成為新一代制冷設備的發展方向。當然，若采用交一直一交單進三出pwm變頻調速，壓縮機電機采用三相異步電動機，無疑可實現高效節能。但從市場上看，國產廠家不希望改動業已批量生產的生產線，另外壓縮機的改動又必然增加成本，所以現階段的出路是對較小功率的壓縮機，研制單相電容式變頻調速系統，減少頻繁起動和電流沖擊，實現快速制冷，提高效率，降低成本。本文采用諧波抑制方法推出pwm信號，保證基波分量，減小低次諧波，以降低電壓損失，用gai。器件實現電壓、頻率同步平滑調節，采用四個功率管構成逆變器來降低成本，最后導出諧波計算公式，并分析800w冰柜壓縮機空載和負載實驗結果。

    單相電容電機pwm變頻調速系統是將交一直一交單進單出變頻電源送給電容裂相的單相異步電動機。其中pwm信號是以減少低次諧波為目的。一般pwm波形有單極性和雙極性之分，為了便于電路實現，加上逆變電器功率管采用電壓驅動的igbt器件，本文擬采用單極性pwm波形，而一般模擬正弦波的pwm波形通常在0-π半周內為π／2處的軸對稱波形（見圖lb），π～2π半周又是0～7的反向，所以只要畫出0～π半周的波形，即可導出一個周期內的pwm波形。在圖lb中，若開關角αi(i=l，2，…)取值不當，則其pwm波形諧波分量較大，那么經主電路逆變器(圖3a)輸出的模擬正弦波基波分量減小，電壓損失較大（利用率不高）。由于圖la波形的n次諧波幅值良與脈沖幅值vdc有如下關系：

    由式(2)可知，通過改變開關角αk即可消除”次諧波。如果要消除3、5、7、9、11次5

個諧波，則需要求解下列5元余弦方程組算出αk。

   

  n=3,5,7,9,11

    求解式(3)得：

    根據式(4)結果，要實現這種能消除3、5、7、9、11次諧波分量的pwm波形，其載波脈沖周期應是相鄰兩開關角差的最小值，所以載波脈沖數ne應為：

   

   式(4)、(5)結合，不難算出ne一94- 73，為了便于2進制邏輯處理，以及控制電路易于分頻，這里ne取96(6×16分頻)。確定ne以后，再對αi(i=1～5)進行量化，即可得出pwm規格化控制波形。由于載波脈沖最小脈沖距為：

   

    所以瑤對應的載波脈沖數批可取：

     

    式(6)、(7)結合，不難求出ni—ns脈沖數為5、7、10、14、15。因此抑制3、5、7、9、11次諧波后的pwm規格化控制波形如圖2a所示。由于ne偏離理論值，所以3、5、7、9、11次諧波不能完全消除，只能使其分量減小到工程實現時的最小值，其1/4周期載波脈沖如圖2b所示。

    由此可列出0～π／3內的開關函數表（見表1），其量化范囤為1～16號載波周期，而17～32則全為高電平，33～48號載波周期可視為0～π/3的反排列。至此0～π正半周的pwm波形就可形成，而丌～2rr負半周可借助反向函數求出。