三电平三相逆变器27空间矢量速记法

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《2024年四线制三电平逆变器空间矢量调制及并网控制技术研究》范文

《四线制三电平逆变器空间矢量调制及并网控制技术研究》篇一一、引言随着电力电子技术的发展，四线制三电平逆变器因其在中高压大功率场合的优越性能，越来越受到广泛关注。

该类型逆变器采用空间矢量调制（SVM）技术以及精确的并网控制策略，能够实现高效率、高功率因数的电能转换与并网。

本文将重点研究四线制三电平逆变器的空间矢量调制技术及其并网控制策略，为电力电子技术的进一步发展提供理论支撑和实践指导。

二、四线制三电平逆变器概述四线制三电平逆变器是一种中高压大功率场合常用的电能转换设备。

相比传统的两电平逆变器，其具有更低的谐波失真、更高的电压利用率以及更小的开关损耗等优点。

在四线制三电平逆变器中，空间矢量调制技术是一种常用的调制策略，通过合理分配逆变器各相电压的幅度和相位，实现对输出电压的高效控制。

三、空间矢量调制技术3.1 空间矢量调制原理空间矢量调制（SVM）技术是一种基于电压空间矢量的调制方法。

在四线制三电平逆变器中，SVM技术通过将三相电压空间矢量进行合理组合，实现对输出电压的高效控制。

该技术能够根据逆变器的实时工作状态，动态调整各相电压的幅度和相位，从而实现对输出电压的精确控制。

3.2 空间矢量调制的实现空间矢量调制的实现需要借助数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）等高性能计算设备。

首先，根据逆变器的实时工作状态，计算得到各相电压的空间矢量；然后，通过合理的组合与切换，实现对输出电压的高效控制。

在实际应用中，还需考虑逆变器的开关损耗、谐波失真等因素，以实现最优的调制效果。

四、并网控制策略4.1 并网控制目标并网控制是四线制三电平逆变器的重要功能之一。

其目标是将逆变器输出的电能与电网同步并入，实现电能的高效传输与利用。

为达到这一目标，需要采用精确的并网控制策略，确保逆变器输出电压与电网电压的同步。

4.2 并网控制实现并网控制的实现主要依赖于锁相环（PLL）技术、电流闭环控制等策略。

首先，通过锁相环技术实时跟踪电网电压的相位和频率；然后，根据电流闭环控制策略，实现对逆变器输出电流的精确控制，使其与电网电压同步。

三电平三相逆变器快速有限控制集模型预测控制方法

三电平三相逆变器快速有限控制集模型预测控制方法杨勇;樊明迪;谢门喜;汪义旺【摘要】针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足，提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。

该方法根据参考矢量的空间位置，让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线评估。

对于三电平三相逆变器，快速有限控制集模型预测控制方法使参与计算的电压矢量由27个减少到12个，大大提高计算效率。

最后，建立起5 kW二极管钳位型三电平三相逆变器实验平台。

对于传统有限控制集模型预测控制和快速有限控制集模型预测控制进行对比稳态和动态实验。

实验结果表明：所提出快速有限控制集模型预测控制方法使系统具有良好的静、动态性能。

%Due to large online calculation of predictive model and cost function when using finite control set model predictive control ( FCS-MPC) in a multi-level multi-phase inverter, a fast FCS-MPC method is proposed in this paper.The voltage vectors far away from the reference vector did not participate in online calculation of predictive model and cost function for the FCS-MPC method, which made the calculated voltages decrease from 27 to 12 and improve the calculation efficiency.At last, a diode-clamped three-level three-phase inverter experimental platform rated at 5 kW was established.The comparative steady-state and dynamic experimental waveforms for the conventional FCS-MPC method and the fast FCS-MPC method were studied.The experimental results show that the proposed fast FCS-MPC algorithm has good steady-state and dynamic performance.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2016(020)008【总页数】9页(P83-91)【关键词】预测模型;目标函数;快速有限控制集模型预测控制;二极管钳位型三电平三相逆变器【作者】杨勇;樊明迪;谢门喜;汪义旺【作者单位】苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215137;苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215137;苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215137;上海交通大学电子与电气工程学院，上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM721随着经济的快速发展，能源消耗逐年增加，常规能源日益枯竭，迫切需要可再生清洁能源。

《2024年四线制三电平逆变器空间矢量调制及并网控制技术研究》范文

《四线制三电平逆变器空间矢量调制及并网控制技术研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，四线制三电平逆变器因其高效率、低谐波失真等优点，在可再生能源并网发电、电机驱动等领域得到了广泛应用。

空间矢量调制（SVM）技术以及并网控制技术是决定逆变器性能的关键技术。

本文将对四线制三电平逆变器的空间矢量调制及其并网控制技术进行深入研究，为提升逆变器性能提供理论支持。

二、四线制三电平逆变器概述四线制三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器，具有更高的电压利用率和更低的谐波失真。

其工作原理是通过三个电平的输出电压，实现对电机或电网的精确控制。

在结构上，四线制三电平逆变器具有四个桥臂，每个桥臂均由多个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）构成，并通过串联的方式形成三个电平的输出电压。

三、空间矢量调制技术研究空间矢量调制（SVM）技术是一种用于多电平逆变器的调制方法，它通过对电压矢量进行合成，以实现高效的控制和最小的谐波失真。

在四线制三电平逆变器中，空间矢量调制技术的应用至关重要。

本文通过对空间矢量调制的原理和算法进行研究，探讨了如何在四线制三电平逆变器中实现高效的空间矢量调制。

通过优化算法和减小开关损耗，提高逆变器的运行效率。

此外，还对空间矢量调制的实现过程进行了详细的分析和讨论，包括如何选择最优的电压矢量、如何调整矢量的作用时间等。

四、并网控制技术研究并网控制技术是四线制三电平逆变器在可再生能源并网发电领域应用的关键技术。

它能够实现对电网电压和电流的精确控制，保证逆变器与电网的同步运行。

本文首先对并网控制的基本原理进行了阐述，包括锁相环技术、功率控制策略等。

然后，针对四线制三电平逆变器的特点，探讨了如何实现精确的并网控制。

通过优化控制算法和改进功率分配策略，提高逆变器的并网性能和运行效率。

此外，还对并网过程中的故障诊断和保护措施进行了研究，以保证系统的安全稳定运行。

五、实验结果与分析为了验证本文提出的四线制三电平逆变器空间矢量调制及并网控制技术的有效性，我们进行了大量的实验测试。

三电平整流器空间电压矢量PWM控制

电子电路设计与方案
图３是功率因数可调的三电平整流系统的控制结构原
“
理图。图中，电压控制器的输出ｉ为ｄ轴电流ｉ的给定值。Ｑ轴电流ｉ的给定值ｆ根据要求的无功功率按照（２）式算出。
矢量的模长和相角，然后由电压空间矢量ＰＷＭ的算法得Ｋ，，Ｋ，ＫＤ。定义性能指标为：
到Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ。的计算如下：
（七）
（（尼）一（后））＋ＱＡ “ （尼））（６）
经网络的基本结构，具有结构简单、计算量小等特点。作为
控制器时，系统的动态性能只依赖于误差信号，不受或少受对象模型参数的影响，从而可以提高系统的性能和鲁棒性，
单神经元结合了ＰＩＤ控制的优点，可以在线调整ＰｌＤ参数，
控制有功功率的传输，以及无功功率的交换。其核心技术是
应用电压空间矢量ＰＷＭ时，首先应确定三相桥臂终端
电网侧电流的控制，近年来，该控制方法得到了越来越深入参考电压合成矢量的模长和相角，表示成ｃ【、１３坐标的形式，
的研究，迄今为止，已提出了多种不同的电流控制策略。神由电流和电压控制器给出；然后确定所在的扇区，根据
图２三电平整流器空简化结构图，其开关函
数Ｓａ为三值函数（１，０，一１），如果把三相三阶中点箝位

基于三电平逆变器的改进的空间矢量PWM控制算法

摘要：首先确定电压矢量所在的区域，然后通过伏秒平衡原理推导出基本矢量的作用时间，根据三电平逆变器输出性能要求优化了空间电压矢量的作用顺序。ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真实验表明，该控制算法可以减小控制算法的复杂性，提高逆变器的输出性能。
ｏｎｔｈｒｅｅ — ｌｅｖｅＩｉｎｖｅｒｔｅｒ
ＬＩＵＰｅｎｇ — ｐｅｎｇ，ＷＡＮＧＹｕ — ｈｕａ，ＭＡＨｕａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）
ｔｈｅｖｅｃｔｏｒｉＳｄｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｖｏｌｔ — ｓｅｃｏｎｄｂａｌａｎｃｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｉｎｄｅｘｅｓｏｆ
ｔｈｅｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｓｐａｃｅｖｏｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ
器具有更好的输出性能，对三电平逆变器的控制就显得尤为重要。目前，三电平逆变器的主要控

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制

三电平逆变器空间矢量调制及中点电压控制王兆宇;艾芊【摘要】基于多电平逆变器的中性点电位不平衡问题的研究,对现有的虚拟矢量合成算法进行改进,提出了一种新的分区判断及矢量合成算法.该算法充分利用了新的合成矢量对中性点电压波动的平衡作用,采用十段式对称模式进行调制,有明显的谐波抑制及控制优势,调整小矢量对的作用时间,理论上可以做到最大程度地消除中性点电压的偏移.基于该算法的PSCAD/EMTDC仿真以及实验结果证明其简便易行,有利于计算机数字化实现.%A new algorithm of partition judging and vector composition is proposed, which is based on the study of neutral point potential imbalance of multi-level inverter and the improvement of existing method of virtual vector synthesis. The algorithm takes full advantage of the new synthetic vector's control effect of neutral point potential fluctuation) modulates in ten-stage centered mode, and shows superior performance for the harmonic suppression and the balance control, which can minimize the neutral point potential migration by adjusting small-vector pairs' action time. The convenience and feasibility of the approach has been verified by PSCAD/EMTDC simulation and experimental results, which is good for digital computer realization.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2011(039)020【总页数】6页(P131-136)【关键词】空间矢量调制;中性点电压控制;矢量合成【作者】王兆宇;艾芊【作者单位】上海交通大学电气工程系,上海200240;上海交通大学电气工程系,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM7140 引言随着基于可关断电力电子器件的柔性输配电装置及高压变频设备的快速发展，多电平变换器及相关技术日益成为研究的热点及难点[1-5]。

基于空间电压矢量控制的三电平逆变器

213/2008收稿日期：2008-03-11作者简介：江平(1983-),男,硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动；宋平岗（1965-），男，教授，研究方向为电力电子与再生能源。

基于空间电压矢量控制的三电平逆变器江平，宋平岗，黄华（华东交通大学电气与电子工程学院, 江西南昌330013)摘要：目前采用三电平逆变器是实现大容量、中高压电机调速系统的主要方式之一。

介绍了二极管中点箝位型三电平逆变器主电路的结构和空间电压矢量控制的原理。

对三电平逆变器进行了仿真,并给出了仿真结果。

关键词：三电平; 逆变器; 空间电压矢量控制中图分类号：TM464 文献标识码：A文章编号：1671-8410(2008)03-0021-04Three-level Inverter Based on SVPWMJIANG Ping ，SONG Ping-gang ，HUANG Hua(East China Jiaotong University, Nanchang, Jiangxi 330013, China)Abstract: Adopting three-level converter is one of the main methods for realizing speed modulation of large capacity and high voltage motor system.This paper introduces the block diagram of NPC three-level inverters and the principle of space voltage vector control.Simulation on three-level inverter is carriedout and the simulation result is given.Key words: three-level; inverter; space voltage vector control0引言较之传统的二电平逆变器[1]，在目前大容量、中高压电机调速系统中，更好的是采用三电平逆变器，其主要优点是，能很好地解决电力电子开关器件耐压不够高的问题、d v /d t 比较低，可以输出更接近正弦波的三电平阶梯波等。

三电平逆变器SVPWM控制算法研究

三电平逆变器SVPWM控制算法研究摘要：论述了二极管箝位式三电平逆变器的基本结构，分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制三电平逆变器的算法，给出了确定参考矢量的三个规则，并推导出工作矢量的作用时间和输出顺序，从而使三电平逆变器SVPWM控制算法的可行性得到了验证。

关键词：三电平逆变器；SVPWM；算法目前，三电平逆变器是实现中高压、大容量电机调速的主要方式之一，与传统的两电平逆变器相比，其优点是能承受高电压、电压电流上升率低等。

但是，由于其逆变状态比传统两电平多，加上前端三线整流所带来的中点电压波动，其控制算法的复杂程度也随之增大。

电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)本质上依赖于开关矢量的选择和开关矢量作用时间的计算，通过优化开关矢量，降低开关频率，从而减少了交流侧电流的总谐波畸变率，提高了母线电压利用率。

1 三电平逆变器主电路结构三电平逆变器主电路结构主要是二极管中点箝位(NPC)式，如图1所示。

以电源中点为参考，每一相可以输出1、0和-1三种电平。

以U相为例，其输出规律为：当S1、S2开通。

S3、S4关断时，输出电压为1；当S2、S3开通，S1、S4关断时，输出电压为0；当S1、S2关断，S3、S4开通时，输出电压为-1。

对三相三电平逆变器而言，每相都有3种(1、0、-1)电平输出，所以三相共有33=27个电平状态输出，对应着空间矢量的27个矢量状态，如图2所示。

2 三电平SVPWM算法的实现2．1 参考电压矢量位置和输出电压矢量的确定SVPWM算法的首要任务就是判断参考电压矢量位于哪个区域及该区域中的哪个小三角形，然后依此确定相应的输出电压矢量。

为了防止输出电压产生很高的dv／dt，每次输出状态切换时，开关状态只切换一个电平。

第I象限正三角形中矢量分区如图3所示，其它象限矢量的分析可参照第I象限。

先根据参考矢量的角度确定出该矢量位于图2所示的6个正三角形区域中的哪一个，然后可以依据如下3条规则进一步判断位于哪个小三角形。

三电平三相逆变器27空间矢量速记法

三相三电平逆变器空间电压矢量速记法张庆范山东大学二极管中点箝位式NPC(Neutral Point Clamped)三相三电平逆变器,每相桥臂有四个电力电子器件T1、T2、T3、T4，四个续流二极管D1、D2、D3、D4，二个箝位二极管D5、D6。

每相桥臂可以安排三种开关状态，若用S a 、S b 、S c 表示A、B、C三相桥臂的开关状态，则S a 、S b 、S c应是三态开关变量。

用S a 变量表示A相桥臂开关状态。

若T1、T2断，T3、T4通，S a = 0，A接电源负端，V a0、=-V D/2若T1、T4断，T2、T3通，S a = 0，A接电源0端，V a0、=0若T3、T4断，T1、T2通，S a = 0，A接电源正端，V a0、=+V D/2A相桥臂开关S a开关变量状态定义三相桥臂三态开关变量S a S b S c，每相桥臂开关S a 、S b 、S c 都有三种开关状态0、1、2（或N、O、P，-1、0、1）。

S a = 0、1、2 S b = 0、1、2 S c = 0、1、2三相三电平逆变器共有33=27种开关状态，开关状态为（S a S b S c）3，每一种开关状态（S a S b S c）都对应一组确定的电压V a0、V b0、V c0，从而对应一个确定的空间电压矢量V。

对应的27个特定空间电压矢量是V0、V1、…、V26，定义矢量（S a S b S c）的各个矢量为：V0(000),V1(001),V2(002),V3(010),V4(011),V5(012),V6(020),V7(021) ,V8(022),V9(100),V10(101),V11(102),V12(110),V13(111),V14(112),V15( 120),V16(121),V17(122),V18(200),V19(201),V20(202),V21(210),V22(211 ), V24(220), V25(212),V26(221),V27(222)。

三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制的研究

ｏｅｓｃｉｎｔｎｔｅ，ａｎｖｌｓａｅｖｃｏｄｌｔｎ（ＶＭ）ａｇｒｔｍｓｐｏｏｅｎｅｔＯａｏｈｒｏｅｐｃｅｔｒｍｏｕａｉｏｏＳｌｏｉｈｉｒｐｓｄ，ｉｉｈｐｓｔｅｏｎｗｈｃｏｉ器中点电压平衡控制空
ＲｅｅｒｈｏＳｓａｃｎＶＰＷＭｅｈｏｎｄＩｓＮｅｔａ・ｉ・ｔｎｔａｎｔｏｏＭｔｄａｔｕｒｌｐｏｎｔｐｏｅｉｌＣｏｒｌｆｒＴｈｒｅｌｖｌ－－ｅ－ｅｅ
ｎｇａｉｍａｌｖｅｔｓａｅａｐｔｄａｉｓｃｉｅｔｖｅｓｌｃｏｒｒｄｏｅｓｆｒｔａｔｖｅｏｎｅ．Ｏｕｔｔｖｏｔｇｃｏｒｏｓｙｔｅｉｅｔｅｉｅｖｅｔｓｐｕｌａｅｖｅｔｓｔｎｈｓｚｈｅｄｓｒｄｃｏｒａｅｇｉｎａｈｅｄｕｙｔｍｅｆａｔｖｅｔｒｏｒｃｒｅｐｄｉｇｕｂｔｉｎｅｅｔｘｉｄｅｒｖｅｎｄｔｔｉｏｃｉｅｖｃｏｓｆｏｒｓｏｎｎｓ－ｒａｇｌｖｒｅｓｄｕｃｅｔｄ．Ｔｈｕｒｌｅｎｅｔａ
Ｋｅｗｏｄ．ｐｃｅｔｒｍｏｕａｉｎ（ＶＭ）ｔｒｅｌｖｌｎｅｔｒｃｎｒｌｏｅｔａｏｎｏｅｔａｙｒｓｓａｅｖｃｏｄｌｔｏＳｈｅ－ｅｅｉｖｒｅｏｔｏｆｎｕｒｌｉｔｐｔｎｉｌｐ

三电平逆变器空间矢量调制及中点电位平衡研究

ａｎＣｅ
１引言
近年来，随着工业领域对大功率变换装置的使用日益增加，电平逆变器相对于传统的两电多平表现出明显的优势，已受到越来越多的关注，并
得到了广泛的研究和应用。
过仿真试验验证了所提方法的正确性。
摘要：电平逆变器在中高压大功率场合得到了广泛的研究和应用。研究了二极管钳位型三电平逆变器多的拓扑结构和７段式空间矢量ＳＷＭ调制方法。给出了参考矢量所在区域的判断方法，导工作矢量的ＶＰ推作用时间。为解决中点电位平衡问题，出了一种充分利用冗余电压矢量的中点控制方法。通过仿真验证了提所提方法的正确性和有效性。关键词：电平逆变器；间矢量脉宽调制；点电位平衡三空中
滑切换。在中点电压平衡问题上，入并计算调引
ＺＨＡＮＧＹｅＴＡＮＧ — ｅｇＷＡＮＧｎｊｎ，Ｙｕｐｎ，Ｗｅ－ｕ（ｃｏｌｆＥｌｃｒｃｌＥｎｎｅｉｇ，ｅｊｎａｔｎｎｖｒｉＢｅｉｇ１０４ＣｉａＳｈｏｅｔｉａｇｉｅｒｎＢｉｉｇＪｉｏｏｇＵｉｅｓｙ，ｉｎ００４，ｈｎ）ｏｔｊ
ｖｔｇｅｖｃｏｓｗａｏｐｅｏｌａｅｔｒｓｐｒｏｓｄ．Ｔｈｅｖｌｔｒｐｏｅｅｈｏｄｉｍｏｔａｅｂｙｔｉｕｌｔｏｒｓｔ．ａｉｙｏｆｐｏｓｄｍｔｄｉｓｄｅｎｓｒｔｄｈｅｓｍａｉｎｅｕｌｓ

三电平空间电压矢量的PSIM仿真

三电平空间电压矢量的PSIM仿真三电平空间电压矢量仿真一. 三电平的主电路结构本方针三电平逆变电路的主回路采用二极管钳位型拓扑结构，如图1所示图1 三电平逆变器主电路二. 三电平的仿真计算2.1 三电平逆变器SVPWM的α-β计算方法三电平逆变器与两电平SVPWM逆变器在SVPWM调制原理上是一致的，但由于三电平逆变器需要控制的矢量比两电平的多，算法也复杂。

三电平逆变器的SVPWM算法，主要包括参考矢量所在的扇区号的判断，开关矢量作用时间计算，及所选矢量作用顺序的确定。

三电平逆变器共有27个基本矢量可供选择，整个空间电压矢量图划分为6个大扇区36个小三角形区域(见图2)。

图2 图2 三电平逆变器SVPWM算法区域划分本文采用α-β极坐标计算法，整个算法的基本思想是:1，确定用来合成参考电压矢量的三个系统内部电压矢量;2，参考矢量所在扇区及区域的判断;3，各个矢量作用时间的计算;4，确定实际的开关矢量及其作用顺序。

(1) 参考电压矢量所在的大扇区的判断结合图3.，由正六边形空间矢量图可以看出:其中，由上式可以转化为则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;对以上条件作进一步分析，上述判断方法可进一步简化。

Vr所在扇区由三式与0的关系决定，由此，可以定义变量定义三个变量A，B，C，若Vrl>0，则A=1，否则A=0;若Vr2>0，则B=1，否则B=0;若Vr3>0，则C=1，否则C=0。

组合共有8种，但A、B、C不会同时为1或同时为0，所以实际的组合是6种，令N=A+2B+4C，A、B、C的组合取不同的值对应着不同的扇区，并且是一一对应的。

N与扇区数sector的对应关系如表1。

(2) 参考电压矢量所在小三角形区域的判断每一个扇区又可以分为六个小区域。

以第I扇区为例，如图4所示。

三电平逆变器中点电压平衡的电压空间矢量控制原理及算法

三电平逆变器中点电压平衡的电压空间矢量控制原理及算法1 引言近年来，在高压、大功率变换电路中，一种新型的变换器——箝位二极管式电压型三电平逆变器（），引起了越来越多的关注。

它不仅能应用于大功率高输入电压的逆变场合，而且能应用于如静止无功补偿、电力有源滤波器等电力电子装置中。

归纳起来，三电平逆变器主要有两个显著特点：图1 三电平逆变器电路图1）由多个电平台阶合成的输出电压正弦波形，在相同开关频率条件下，与传统二电平逆变器相比，谐波含量大大减少，改善了输出电压波形；2）开关管的电压额定值只为直流母线上电压的一半，使低压开关器件可以应用于高压变换器中。

但是，三电平逆变器的缺点是控制策略较复杂和出现中点电压不平衡的问题[1]，其中，中点电压不平衡是三电平逆变器的一个致命弱点。

显然，若逆变器直流母线上并联两电容的中点电压在运行时不稳定，它将引起输出的三电平电压变化，不仅使输出电压波形畸变，谐波增加，而且使三相输出电流不对称，失去三电平逆变器的优势。

然而，对于中点电压不平衡问题，目前尚未有根本的解决方法。

其中有代表性的方法一是利用改进硬件电路实现中点电压平衡的方法[2]；二是通过改变开关时序或控制矢量电压持续时间的方法实现电压平衡。

但都存在电路复杂、控制效果不理想的问题。

为此，本文基于传统二电平逆变器电压空间矢量控制原理[3]，提出基于平衡三电平逆变器中点电压的电压空间矢量控制的思想，从而在不增加硬件电路情况下，根本解决了三电平逆变器中点电压不平衡的问题。

2 三电平电压空间矢量调制及中点电压不平衡原因在传统三相两电平逆变器中，电压空间矢量个数为23=8[2]。

根据三相两电平逆变器电压空间形成原理，箝位二极管式电压型三电平逆变电路的电压矢量合成图，表1是它的每相开关状态表，总共有33=27个合成电压矢量。

与三相两电平逆变器不同，三电平逆变器电压矢量可分为长矢量，中矢量，短矢量和零矢量，其中ppp，ooo和nnn是零矢量；还有12个短矢量（模长=Vdc）;6个中矢量（模长=）以及6个长矢量（模长=Vdc）。

三电平逆变器电压空间矢量控制方法分析

①当参考矢量Ｕ。落在如图４所示的Ａ区内．即三角形ＯＰ。Ｐ：时，ｕⅢ可用与之靠近的３个空间矢量
（Ｕ。，Ｕ２，０）合成，设Ｕ．，％，Ｄ０矢量作用时间分别为ｒ，，
瓦，瓦；ｔ为采样周期．则有
陌４Ｕｆ．ｆ在Ａ区内
ＩＵ，正＝Ｕ五十Ｕ：正十‰兀【ｌ＝７：＋Ｅ＋瓦
从而可求得
巧２等ｔ
疋：—２Ｕ（ｃＦｏｓ０－警）‘
表～
２一＾ＢＣＣｎ
扇区ｌ中各小扇区相应的输出电压矢量
ＰＯＯＰＰｏＰＯＯＰＯＯＰＰＯＰＰＯ
ＯＯｏＰｏｏＰｏＮＰｏＮＰＯＯＰＰＮ
００ＮｏｏｏＰＮＮ００ＮＰＯＮＰＯＮ
ＯＮＮｏｏＮＯＮＮＯＮＮＯＯＮＯＯＮ
域中，如表２所示。
图ｌ１线电隔、线电流和电容电睬的仿真波形
作用时问；最后确定矢量作用顺序及ＰＷＭ输出。２．１空间电压矢量囤
由电压空间矢量的定义可知．当电动机端电压为三相对称的正弦波电压时．其合成电压空间矢量端点轨迹是一个与电压幅值有关的网。ＳＶＰＷＭ技术就是以该圆为基准，用逆变器不同的开关模式所产生的实际电压空间矢量去合成一个理想的等效圆（也称磁链圆），形成ＳＰＷＭ波形。
—３４～
万方数据
图Ｉｉ电平逆变器的拓扑结构
２三电平电压空间矢量控制ＳＶＰＷＭ策略
ＳＶＰＷＭ空间矢量控制的基本原则是首先判断参考电压矢量所在扇区号；然后确定用来合成参考电压矢量的３个系统内部电压矢量；接着计算各个矢量的
第６期
陈郭霞，美振宏，陶良慧．蒋启伟．杨显进：ｊ电平逆变器电压空间矢量控制方法分析
图９切换角口．
在每个ＳＶＰＷＭ控制周期中，为了减少逆变器开关元件的开关损耗，需要合理安排输出电压矢量的作用顺序。输出电压的作用顺序应遵循以下原则：

三电平电压型逆变器空间矢量调制算法的研究

第21卷第4期2002年10月电工电能新技术Advanced Technology of Electrical Engineering and EnergyVol.21,No.4Oct.2002收稿日期:2002 03 22作者简介:吴学智(1975 ),男,山西籍,博士生,主攻高性能交流调速系统的研究;黄立培(1947 ),男,江苏籍,教授,博导,博士,主攻电力电子变流技术和电动机控制。

三电平电压型逆变器空间矢量调制算法的研究吴学智,刘亚东,黄立培(清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084)摘要:本文提出一种三电平逆变电路空间矢量调制的算法。

在每个控制周期中加入固定作用时间的输出矢量111,避免了在参考矢量切换扇区时可能出现的矢量突变问题。

由于输出矢量的选择和作用时间的计算都是在静止的坐标系下完成,这种算法避免了常规空间矢量调试算法中复杂的三角函数的运算,只需要简单的算术运算即可实现空间矢量的调制。

此外,还提出一种简单易行的中点电位控制方法实现了中点电位稳定。

仿真和实验结果证明了所提出算法的有效性。

关键词:多电平逆变器;空间矢量调制;中点电位控制中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:1003 3076(2002)04 0016 041 前言电压型逆变器(VSI)每相通常仅由一个开关单元组成。

但是在大功率驱动系统中,直流母线电压限制了所能处理的功率范围[1,2]。

而且,直流母线电压很高的两电平VSI 会产生很大的dv dt,引起严重的电磁干扰,造成电机绝缘击穿[3]。

由于三电平VSI 中,开关器件的电压应力仅为相同直流电压两电平电路的一半,而且在相同的开关频率下输出的电压纹波也比较小。

因此在高压大功率的交流传动中,多电平VSI 得到广泛的关注。

VSI 的运行性能主要取决于PWM 算法。

以其易于实现,电压利用率高等原因,空间矢量调制技术(SVM)得到广泛使用[4]。

传统的SVM 算法利用距离参考矢量最近的三个输出矢量(即包含参考矢量三角形的三个顶点)来合成所需的矢量。