基于SVPWM的三電平逆變器中點(diǎn)電壓控制方法

3 基于SVPWM的精確中點(diǎn)電流控制

3.1 輸出電壓、電流同相情況下中點(diǎn)電流控制

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

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

由式(3)可見(jiàn)，根據(jù)當(dāng)前輸出電流、電壓矢量作用時(shí)間及所需中點(diǎn)電流即可確定相應(yīng)的tp和tn。該計(jì)算過(guò)程中不出現(xiàn)絕對(duì)值符號(hào)，故計(jì)算簡(jiǎn)單。

式(3)中若令iN=0，表示一個(gè)控制周期內(nèi)流入電容中點(diǎn)電流為零，這樣即可完全消除中點(diǎn)電平的交流波動(dòng)。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(jì)算情況如表1所示。

其余扇區(qū)計(jì)算結(jié)果限于篇幅，不再贅述。

對(duì)上述中點(diǎn)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(shí)調(diào)制波形見(jiàn)圖5。可見(jiàn)，調(diào)制波光滑連續(xù)，相對(duì)于p型、n型小矢量對(duì)半平分作用時(shí)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(shì)。

3.2 輸出電壓、電流有相位差時(shí)中點(diǎn)電流控制

上述討論皆基于輸出電流、電壓同相情況下進(jìn)行，但實(shí)際情況中，三電平逆變器通常輸出功率因數(shù)不為1，此時(shí)，輸出電流、電壓不同相，使用上述方法會(huì)出現(xiàn)調(diào)制波不連續(xù)、無(wú)法控制中點(diǎn)電流的問(wèn)題。當(dāng)輸出電流滯后電網(wǎng)電壓20°，m=0.8時(shí)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(gè)A區(qū)域內(nèi)部，因?yàn)閨ia|和t1逐漸減小，|ic|和t2逐漸增大，故|ia|t1-|ic|t2為一個(gè)隨時(shí)間遞減的函數(shù)且在30°點(diǎn)正好為零。即在這種情況下，以30°點(diǎn)為分界線選擇用于調(diào)節(jié)的小矢量即可控制iN=0。