基于空间电压矢量控制三电平逆变器系统仿真.pdf

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1、·118·工业仪表与自动化装置2015年第4期基于空间电压矢量控制三电平逆变器系统仿真田莉，龙孜(1．兰州交通大学自动化与电气工程学院，兰州730070；2．中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，长沙410014)摘要：根据基于空间矢量控制技术的三电平逆变器的基本原理与控制方法的分析，设计了空间矢量控制算法，并通过Matlab仿真验证了其可行性。关键词：中点箝位型三电平逆变器；空间电压矢量调制；电容电压失衡；仿真中图分类号：TP391．9文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)04—0l18—03Threeleveli

2、nvertersystemsimulationbasedonthespacevoltagevectorcontrolTIANLi，LONGZi(1．SchoolofAutomationandElectricalEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China；2．PowerChinaZhongnanEngineeringCorporationLimited，Changsha410014，China)Abstract：Thespacevectorcontrolalgori

3、thmisdesignedinthepaper，basistheanalysisofthebasicprinciplesofthethree—levelinverterbasedonspacevectorcontroltechnologyandcontrolmethods，andMatlabsimulationtoverifyitsfeasibility．Keywords：neutralclamptypethreelevelinverter；spacevoltagevectormodulation；capacitancevoltage

4、imbalance；simulation功率应用中得到了普遍重视。二极管箝位式三电平0引言逆变器的拓扑结构如图1所示。三电平逆变器属于电压型逆变器，它是多电平逆变器中比较有实用意义的一种电路。三电平逆变器的各种拓扑结构有着多电平逆变器的共同特点，适用于高电压、大容量的变频场合。主要优点有开关损耗低，效率高，受电磁干扰的影响小；波形的台阶数增加，谐波含量低，提高了波形质量。三电平逆变器在工业领域主要应用在高压大电容变频调速，高压直流输电，电能质量的综合治理等方面]。图1二极管箝位型三电平逆变器拓扑结构1三电平逆变器SM控制原理1．2三电

5、平逆变器的基本原理三电平逆变器每相由4个IGBT功率器件串联1．1三电平逆变器的拓扑结构组成，每个功率器件反并联1个续流二极管，直流中多电平逆变器的电路拓扑结构种类繁多，大致性点O由VD、VD引出，这样每个功率器件耐压值可以分为二极管箝位型、飞跃电容型和独立直流电可降低一半，更适合大功率交流传动系统的控源级联多电平3种拓扑，其中二极管箝位型拓扑结制]。由于多电平逆变器的可能开关状态数量与构应用最为广泛。它能有效地提高换流系统的耐逆变器电平数目呈三次方关系，而其可能的矢量数压，降低输出电压谐波和开关损耗，在电力系统的大目为：工一1收稿日

6、期：2014—11—17Nve=1+6∑i基金项目：甘肃省科技计划资助项目(1212RJZA073)作者简介：田莉(1971)，女，硕士，讲师，从事电机及控制方面的其中：是电平的数目。教学研究工作。在一空间矢量平面上，三电平逆变器的同2015年第4期工业仪表与自动化装置·119·一基本矢量对应不同的开关状态，说明逆变器输出个扇区的角度为at／3，仿真时扇区的判断是根据参的基本矢量所对应的开关状态数目具有一定的冗余考矢量的幅角0所在的扇区进行判断的，例如0<0度。设输入电机的三相正弦电压瞬时值为。，“，≤rr／3为第一扇区，7r／3<0

7、~<2,tr／3为第二扇区，以“，则由它们所产生的空间电压矢量可表示为：此类推。大扇区的仿真模型如图3所示。=÷(+‰十Me—)(1)J式(1)可知是以电角速度∞=2同步旋转的，根据J删￡可知电机磁链运动方向及速度与J空间电压矢量一致。1．3二极管箝位式三电平逆变器的工作状态如图1所示，三电平逆变器每相桥臂输出3种可能电平：P状态，／2；O状态，0；N状态，一／2。根据矢量合成原理，三电平逆变器不同状态下输出电压合成基本矢量情况如图2所示J。二极管箝位式三电平逆变器开关状态与输出电压的关系(以A相为例)，如表1所示。II图3大扇区判断

8、模型m2．2给定参考矢量小区域的判断以第一扇区为例来具体说明，如图4所示。假．设参考矢量。在轴和卢轴上的投影分别为和．，且其幅角为0，则／=COS，=sin0＼—bnppnphs／ⅥV图2三电平逆变器空间矢量及大扇区划分