基于虚拟空间矢量的中点电压平衡控制.pdf

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1、第47卷第5期电力电子技术Vo1．47，No．52013年5月PowerElectronicsMay2013基于虚拟空间矢量的中点电压平衡控制刘纪畅，袁庆庆，戴鹏，伍小杰(中国矿业大学，信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：基于传统算法的二极管箝位型三电平逆变器，在高调制度及低功率因数下存在中点电压不可控区域，中点电压中存在3倍基波频率的低频纹波信号，严重时将导致系统无法正常工作。针对此问题，在分析该不可控区域存在原因的基础上，研究了虚拟空间矢量与平衡因子法相结合的十段式对称模式，有效实现了中点电压的全范围可控，并能消除因电容不平衡等因素造成的中点电压偏移，具有较好的鲁棒性。仿真及实

2、验验证了该方案的正确性与有效性。关键词：逆变器：中点电压；不可控区域；虚拟空间矢量中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)05—0015—03Neutral-pointVoltageBalanceControlBasedontheVirtualSpaceVectorLIUJi—chang，YUANQing-qing，DAIPeng，WUXiao-jie(ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：Theneutral—pointvoltagebalancecontrolfo

3、rneutral-point-clampedthree-levelinvertersbasedontraditionalalgorithmhaslimitationswhenmodulationdegreeishighandpowerfactorislow，thereisalow~equeneyrippleoftheneutral-pointvoltage，whichcancausethesystemdoesn’tworkwhenserious．Inordertosolvethisproblem，thereasonsofthelimitationsareanalyzed，thetenstage

4、centeredmodewhichcombinesvirtualspacevectorandbalancefactorisstudied．ThismethodVanrealizethefullrangecontrolofneutral-pointvoltageefectively，eliminatethevolt—ageexcursioncausedbycapacitanceunbalance，andhasgoodrobustness．TheMatlabsimulationandexperimentalre—suitsaregiventoverifythevalidityofthemethod

5、．Keywords：inverter；neutral-pointvoltage；uncontrollablearea；virtualspacevectorFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51077124)；GraduateStudentRe-searchInnovationProgramofJiangsuProvinceof2012(No．CXZZ12_0930)1引言造成的中点电压偏移．此处在讨论中点电压波动原因的基础上。利用虚拟空间矢量，并结合精确调三电平中点箝位型逆变器具有等效

6、开关频率节因子方法。消除了中矢量对中点电位的影响，实高、输出波形正弦、单管耐压低等优点，在中、高压现了中点电压的全范围控制。大功率场合应用广泛[1]．中点电压平衡是影响其控制性能的重要因素。近年来，国内外学者提出一2传统SVPWM及其对中点电压的控制系列中点电压平衡方案，文献[2]在传统两电平空传统SVPWM算法根据参考电压矢量的幅值间矢量脉宽调制(SVPWM)的基础上。提出了基于和方向判断其所处区域．选择其最近的3个基本参考电压矢量分解的算法；文献【3—5】提出了基于矢量进行合成。再根据伏秒平衡原理计算各基本非正交坐标系的简化SVPWM算法。但该方法在调矢量的作用时间，生成所需的PWM波。制

7、度较高或功率因数较低时。单纯采用小矢量对中根据基本矢量的模长和对中点电压的影响．点电压控制将出现不可控区域。可将其分为大、中、正负小和零矢量。由于中矢量为在高调制度和低功率因数下有效控制中点对中点电压不可控，当调制度较高或功率因数较电压，并解决因电容不一致或开关管延时等原因低时，无功分量比重较大，通过调节小矢量无法完全抵消由中矢量引起的中点电压波动。存在不可基金项目：国家自然科学基金项目(5107