李志军等：准Z源逆变器的小波调制方法 ·1883· p0 p-1) p,0-2) TR (） 11 p-1) p,t-2 图2在j=0,1,2及d=0,1条件下线性合成尺度函数及其对偶 尺度函数 Fig.2 Scale-based linearly combined scaling function and its dual synthesis scaling function for j=0,1,2 and d=0,I 式(8)计算得最大平均直通占空比为4(2- 20*”)/(子+).根据文献1]，传统小波调制在 J=4j。=0条件下，调制比m=1,在此条件下求得传 统正弦脉冲宽度调制平均占空比为0.36，传统小波调 制平均占空比为0.19.且随J。增大，传统小波调制 平均占空比会进一步减小. （4烤 2.2改进设计 图3所提小波调制原理图 准Z源逆变器直通矢量通常插入传统零矢量中， Fig.3 Schematic of the proposed wavelet-modulation 或移位有效矢量插入直通矢量，传统小波调制策略占 空比调节范围小，不易增加直通零矢量，故本文改 度参数j及采样组序d的初始值j。,d。:2)设定采样时 变传统小波调制采样时刻为： 刻aa及直通零矢量插入时刻ulu3)于区间Uu, =,(d+2+受-2 tu]及aa]输出直通零矢量，于区间uta]形成开 (9) 关脉冲：4)如采样点处于S:(4)>0,则尺度加1：如采 =d1-22… 样点处于S(tu)≤0，则尺度减1.5)如t≥T.,则j= ja,d=d。,否则采样组序加1：6)返回第二步. 尺度函数通过适当伸缩、平移可替代开关驱动脉 冲，并以a,]表示脉冲宽度，从而达到调制的目的 3小波调制与传统调制方法性能分析 而改变采样时刻，也增大了直通占空比调节范围，直通 准Z源逆变器调制策略主要体现在调制方法、直 零矢量插入时刻为： 通零矢量控制方法两个角度.不同的调制和直通零矢 a=T(d+2-1-2-), 量控制方法对准Z源逆变器性能和品质有较大影响. (10) t4=T(d+1-2-1+21-l). 本文基于理论分析和计算，就升压能力、效率、谐波畸 其中，a,a为直通零矢量插入时刻，如图3所示，逆变 变率、电压利用率等几个方面对小波调制与准Z源逆 器于区间.u]及u,tu]输出直通零矢量（即图中 变器的恒定直通零矢量脉冲宽度调制、最大化直通零 阴影部分)，通过此插入方式可在不增加开关频率的情 矢量脉冲宽度调制进行了比较研究. 况下加入直通零矢量：于区间Td,ta,]及亚，T。(d+1)] 3.1升压能力比较 输出传统零矢量：于区间u,]输出有效矢量.求得 由式(1)和式(2)可知G=m/(1-2D。),显然随 所提方法平均占空比为 调制比与直通占空比的增大，升压因子亦逐渐增大，且 D,=4∑(2+D。-2)T/T 当直通占空比接近0.5时可达到理论最大值.如图4 (11) 所示，为G关于m、D。的三维函数图 D,与D做差，得改进方法平均占空比增加4(J- 定义调制度M为： )(D。-2-)T。/T。·由此可知改进方法可有效提高 M=max业-4lS_max,-lN (12) 占空比大小，且通过提高D。可进一步增大平均占空 T 比.故此方法可克服原有占空比小的缺点，使其适用 式中，12分别为开关脉冲起止时间，N为载波比.故 于准Z源逆变器. 对恒定直通零矢量脉冲宽度调制、最大化直通零矢量 本文所提小波调制技术实现步骤如下：1)设定尺 脉冲宽度调制有m=M,对小波调制有：李志军等: 准 Z 源逆变器的小波调制方法 图 2 在 j = 0，1，2 及 d = 0，1 条件下线性合成尺度函数及其对偶 尺度函数 Fig． 2 Scale-based linearly combined scaling function and its dual synthesis scaling function for j = 0，1，2 and d = 0，1 式( 8 ) 计 算 得 最 大 平 均 直 通 占 空 比 为 4 ( 2 － j0 － 2 － ( J + 1) ) /( J 2 + J) ． 根据文献［11］，传统小波调制在 J = 4、j 0 = 0 条件下，调制比 m = 1，在此条件下求得传 统正弦脉冲宽度调制平均占空比为 0. 36，传统小波调 制平均占空比为 0. 19． 且随 J、j 0 增大，传统小波调制 平均占空比会进一步减小． 2. 2 改进设计 准 Z 源逆变器直通矢量通常插入传统零矢量中， 或移位有效矢量插入直通矢量，传统小波调制策略占 空比调节范围小［14］，不易增加直通零矢量，故本文改 变传统小波调制采样时刻为: td1 = T ( d + 2 － j － 1 + D0 2 － 2 － J ) － 1 ， td2 = T ( d + 1 － 2 － j － 1 － D0 2 + 2 － J ) { － 1 ． ( 9) 尺度函数通过适当伸缩、平移可替代开关驱动脉 冲，并以［td1 ，td2 ］表示脉冲宽度，从而达到调制的目的． 而改变采样时刻，也增大了直通占空比调节范围，直通 零矢量插入时刻为: td3 = T( d + 2 － j － 1 － 2 － J － 1 ) ， td4 = T( d + 1 － 2 － j － 1 + 2 － J － 1 { ) ． ( 10) 其中，td3 、td4 为直通零矢量插入时刻，如图 3 所示，逆变 器于区间［td3 ，td1 ］及［td2 ，td4 ］输出直通零矢量( 即图中 阴影部分) ，通过此插入方式可在不增加开关频率的情 况下加入直通零矢量; 于区间［Td，td3 ］及［td4 ，T ( d + 1) ］ 输出传统零矢量; 于区间［td1 ，td2 ］输出有效矢量． 求得 所提方法平均占空比为 D1 = 4 ∑ J j = j0 ( 2 － j + D0 － 2 － J ) T / Tm ． ( 11) D1 与 D 做差，得改进方法平均占空比增加 4( J － j 0 ) ( D0 － 2 － J ) T / Tm ． 由此可知改进方法可有效提高 占空比大小，且通过提高 D0 可进一步增大平均占空 比． 故此方法可克服原有占空比小的缺点，使其适用 于准 Z 源逆变器． 本文所提小波调制技术实现步骤如下: 1) 设定尺 图 3 所提小波调制原理图 Fig． 3 Schematic of the proposed wavelet-modulation 度参数 j 及采样组序 d 的初始值 j 0、d0 ; 2) 设定采样时 刻 td1 、td2 及直通零矢量插入时刻 td3 、td4 ; 3) 于区间［td3 ， td1 ］及［td2 ，td4 ］输出直通零矢量，于区间［td1 ，td2 ］形成开 关脉冲; 4) 如采样点处于 S'M ( td2 ) ＞ 0，则尺度加 1; 如采 样点处于 S'M ( td2 ) ≤0，则尺度减 1． 5) 如 t≥Tm，则 j = j 0，d = d0，否则采样组序加 1; 6) 返回第二步． 3 小波调制与传统调制方法性能分析 准 Z 源逆变器调制策略主要体现在调制方法、直 通零矢量控制方法两个角度． 不同的调制和直通零矢 量控制方法对准 Z 源逆变器性能和品质有较大影响． 本文基于理论分析和计算，就升压能力、效率、谐波畸 变率、电压利用率等几个方面对小波调制与准 Z 源逆 变器的恒定直通零矢量脉冲宽度调制、最大化直通零 矢量脉冲宽度调制进行了比较研究． 3. 1 升压能力比较 由式( 1) 和式( 2) 可知 G = m /( 1 － 2D0 ) ，显然随 调制比与直通占空比的增大，升压因子亦逐渐增大，且 当直通占空比接近 0. 5 时可达到理论最大值． 如图 4 所示，为 G 关于 m、D0 的三维函数图． 定义调制度 M 为: M = max | t1 － t2 | S Tm = max | t1 － t2 | N Tm ． ( 12) 式中，t1、t2 分别为开关脉冲起止时间，N 为载波比． 故 对恒定直通零矢量脉冲宽度调制、最大化直通零矢量 脉冲宽度调制有 m = M，对小波调制有: · 3881 ·