基于SVPWM的三電平逆變器中點電壓控制方法

3 基于SVPWM的精確中點電流控制

3.1 輸出電壓、電流同相情況下中點電流控制

當逆變器輸出電流、電壓同相時，由上述可知，p型小矢量和n型小矢量對中點電流貢獻效果相反，因此可通過調(diào)節(jié)兩種矢量的分配比例實現(xiàn)中點電壓平衡控制。對于第I扇區(qū)的A1區(qū)域，所有合成矢量對中點造成的影響如圖4所示。

設(shè)t1，t2分別為U1，U2的作用時間，其中U1分為p型和n型，定義分配比例為：

由式(3)可見，根據(jù)當前輸出電流、電壓矢量作用時間及所需中點電流即可確定相應(yīng)的tp和tn。該計算過程中不出現(xiàn)絕對值符號，故計算簡單。

式(3)中若令iN=0，表示一個控制周期內(nèi)流入電容中點電流為零，這樣即可完全消除中點電平的交流波動。用同樣方法可算出其他所有區(qū)域的k，其中，第I扇區(qū)各區(qū)域的計算情況如表1所示。

其余扇區(qū)計算結(jié)果限于篇幅，不再贅述。

對上述中點控制方式利用Saber工具仿真，在輸出電流與電網(wǎng)電壓同相情況下，調(diào)制度m=0.8時調(diào)制波形見圖5。可見，調(diào)制波光滑連續(xù)，相對于p型、n型小矢量對半平分作用時間，調(diào)制波中存在跳躍，該方法在輸出電流連續(xù)性上更具優(yōu)勢。

3.2 輸出電壓、電流有相位差時中點電流控制

上述討論皆基于輸出電流、電壓同相情況下進行，但實際情況中，三電平逆變器通常輸出功率因數(shù)不為1，此時，輸出電流、電壓不同相，使用上述方法會出現(xiàn)調(diào)制波不連續(xù)、無法控制中點電流的問題。當輸出電流滯后電網(wǎng)電壓20°，m=0.8時輸出的調(diào)制波形如圖6所示。

調(diào)制波的不連續(xù)本質(zhì)上是未能完全控制iN=0所致。電流與電網(wǎng)電壓同相前提下，在第I扇區(qū)整個A區(qū)域內(nèi)部，因為|ia|和t1逐漸減小，|ic|和t2逐漸增大，故|ia|t1-|ic|t2為一個隨時間遞減的函數(shù)且在30°點正好為零。即在這種情況下，以30°點為分界線選擇用于調(diào)節(jié)的小矢量即可控制iN=0。