马瑞卿  韩英桃  吴  斌

（西北工业大学  西安710072）

    冰柜、冰箱等家用制冷设备多数采用单相电容两相异步电动机，并且经常工作在短时重复状态，这种模式带来的蔽端是起动频繁、能量损失严重、电机寿命短、制冷温度稳定性差。目前，从国内外发展趋势看，采用pwm变频调速使电机工作在长时状态，即高速制冷，低速维持，已成为新一代制冷设备的发展方向。当然，若采用交一直一交单进三出pwm变频调速，压缩机电机采用三相异步电动机，无疑可实现高效节能。但从市场上看，国产厂家不希望改动业已批量生产的生产线，另外压缩机的改动又必然增加成本，所以现阶段的出路是对较小功率的压缩机，研制单相电容式变频调速系统，减少频繁起动和电流冲击，实现快速制冷，提高效率，降低成本。本文采用谐波抑制方法推出pwm信号，保证基波分量，减小低次谐波，以降低电压损失，用gai。器件实现电压、频率同步平滑调节，采用四个功率管构成逆变器来降低成本，最后导出谐波计算公式，并分析800w冰柜压缩机空载和负载实验结果。

    单相电容电机pwm变频调速系统是将交一直一交单进单出变频电源送给电容裂相的单相异步电动机。其中pwm信号是以减少低次谐波为目的。一般pwm波形有单极性和双极性之分，为了便于电路实现，加上逆变电器功率管采用电压驱动的igbt器件，本文拟采用单极性pwm波形，而一般模拟正弦波的pwm波形通常在0-π半周内为π／2处的轴对称波形（见图lb），π～2π半周又是0～7的反向，所以只要画出0～π半周的波形，即可导出一个周期内的pwm波形。在图lb中，若开关角αi(i=l，2，…)取值不当，则其pwm波形谐波分量较大，那么经主电路逆变器(图3a)输出的模拟正弦波基波分量减小，电压损失较大（利用率不高）。由于图la波形的n次谐波幅值良与脉冲幅值vdc有如下关系：

    由式(2)可知，通过改变开关角αk即可消除”次谐波。如果要消除3、5、7、9、11次5

个谐波，则需要求解下列5元余弦方程组算出αk。

   

  n=3,5,7,9,11

    求解式(3)得：

    根据式(4)结果，要实现这种能消除3、5、7、9、11次谐波分量的pwm波形，其载波脉冲周期应是相邻两开关角差的最小值，所以载波脉冲数ne应为：

   

   式(4)、(5)结合，不难算出ne一94- 73，为了便于2进制逻辑处理，以及控制电路易于分频，这里ne取96(6×16分频)。确定ne以后，再对αi(i=1～5)进行量化，即可得出pwm规格化控制波形。由于载波脉冲最小脉冲距为：

   

    所以瑶对应的载波脉冲数批可取：

     

    式(6)、(7)结合，不难求出ni—ns脉冲数为5、7、10、14、15。因此抑制3、5、7、9、11次谐波后的pwm规格化控制波形如图2a所示。由于ne偏离理论值，所以3、5、7、9、11次谐波不能完全消除，只能使其分量减小到工程实现时的最小值，其1/4周期载波脉冲如图2b所示。

    由此可列出0～π／3内的开关函数表（见表1），其量化范囤为1～16号载波周期，而17～32则全为高电平，33～48号载波周期可视为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负半周可借助反向函数求出。