(新)基于svpwm的三电平逆变器控制策略研究

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1、第十一届电力电子年会论文集基于非正交坐标系的三电平逆变器控制策略研究祝龙记张立（安徽理工大学，淮南，邮政编码：232001）摘要：论文在分析三电平逆变器空间电压矢量控制的基础上，提出了一种基于非正交坐标系SVPWM控制策略。该控制策略在传统空间电压矢量调制(SVPWM)的基础上，将直角坐标系转换为非正交的600坐标系，在非正交坐标内对小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的计算和PWM信号的产生方法进行了研究。该算法不仅计算简单，易于实现，而且能方便地推广到多电平逆变器中。通过仿真验证了该控制策略的正确性及有效性。关键词：空间矢量脉宽调制

2、；三电平；逆变器；非正交坐标系TheResearchontheControlStrategyofThree-LevelInverterBasedonSVPWMinnon-orthogonalcoordinatesZHULONG-JiZHANGLi(AnhuiUniversityofScience&Technology,Huainan,232001）Abstract:ThebasicprincipleofSpaceVectorPulseWidthModulation(SVPWM)forthreeslevelinverterisanalyze

3、dinthispaper.ASVPWMcontrolstrategyinnon-orthogonalcoordinatesispresented.BaseontraditionalSVPWMcontrolstrategy,theorthogonalcoordinatesystemisconvertedtothe60non-orthogonalcoordinates.Innon-orthogonalcoordinates,thejudgingrulesofthesmallsectors,theout-voltagevectorsequenc

4、e,aswellastheproducingmeansofPWMsignalsisstudied.Thisalgorithmhasthecharacteristicofaccountsimpleness,realizingeasiness,andcanspreadtomultilevelinverter.Thesimulationresultsshowtheeffectivenessandcorrectnessofthealgorithm.KeyWords:SVPWM,three-level,inverter,non-orthogonal

5、coordinates1引言对于三电平逆变器来说，传统三电平SVPWM算法是把电压矢量空间等分成6个大扇区，每个扇区又分成4个小三角形扇区，利用基本矢量在小扇区中计算出矢量作用时间，根据矢量切换点的切换条件在24个小三角形之间进行切换。传统三电平SVPWM算法的矢量作用时间基本上有两种实现方式，一是利用角度和基本矢量配合计算出矢量作用时间；二是直接计算出矢量作用时间，并不涉及到角度问题。这两种方式的缺点是计算量大，最大的缺点是不易于推广到多电平。为此，本文提出了一种非正交坐标系及基于该坐标系的多电平SVPWM统一简化算法，该算法计算简单，

6、易于实现，是多电平逆变器SVPWM控制算法的通解[1]。2三电平逆变器的主电路结构及其工作原理三电平逆变器的拓扑结构如图1所示，每相桥臂有三个基本电平状态。以A相为例，其桥臂有四个开关器件IGCT，即VT1A、VT1M、VT4A、VT4M，每一个IGCT元件都反并联一只续流二极管。VD1、VD4是两个辅助箝位二极管。主开关器件VT1A、VT4M实现和两电平逆变器主电路中上下管相同的功能。在A相桥臂中的另外四个功率管VT1m、VT4A、VD1、VD4第十一届电力电子年会论文集起零点箝位作用，将输出电位箝位在零电平。三电平逆变器的直流侧由直流

7、电容C1和C2组成，且这两个电容中间点O和箝位二极管的中点相连接。在这种连接方式下，中点O的电位会受到电流变化和开关状态的影响而浮动。VF1、R1、C3组成上桥臂吸收电路，当VT1A、VT1M关断时，电流通过VF1对C3充电，由于C3两端的电压不能突变，从而限制加到上桥臂开关器件的电压上升率，当C3两端的电压大于Ud/2时，将通过R1放电，从而限制了C3两端的最高电压。同理，VF2、R2、C4组成下桥臂吸收电路。三电平逆变器每相有三种开关状态，共有33=27种开关状态。三电平逆变器可以输出27种电压矢量，其中有效矢量19种。将这27种电压

8、矢量分为零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量和大电压矢量。零电压矢量和大电压矢量对中点电位没有影响。中电压矢量因为使用正侧的直流电源和负侧的直流电源，所以中点电位的上升和下降取决于输出电压的相位