基于SVPWM的三電平逆變器中點電壓控制方法

當輸出電流、電壓不同相時，各扇區(qū)內(nèi)小矢量對中點電壓的影響仍不變，根據(jù)函數(shù)|ia|t1-|ic|t2=0求取出這個分割點，即可更合理地選擇用于調(diào)節(jié)的小矢量，最大限度保證控制iN=0。

綜合上述分析，要保證iN=0，合理選擇合成矢量的切換點是關(guān)鍵。切換時刻本質(zhì)上為對應(yīng)小矢量在一個開關(guān)周期內(nèi)對中點注入或抽取電荷能力大小的分割點?；谏鲜龇治?，可得在第I扇區(qū)的C區(qū)域中C1和C2合成方式的切換點為|(ibt7-ict2)/(iat1)|=|(ibt7-iat1)/(ict2)|。而每個扇區(qū)的B和D區(qū)域中不存在小矢量的選取問題，因此這兩個區(qū)域無需額外調(diào)整。由此可得第I扇區(qū)A1，A2，C1，C2切換矢量合成方式判據(jù)見表2。

采用該種改進方式，在仿真電流滯后電網(wǎng)電壓20°時，可得m=0.8輸出的調(diào)制波形，如圖7所示。由圖可見，調(diào)制波光滑連續(xù)，該方式可在任何區(qū)域使一個開關(guān)周期內(nèi)iN=0。

4 直流側(cè)電壓閉環(huán)控制

實際系統(tǒng)中需對直流中點電壓進行閉環(huán)控制，使用PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成中點電壓外環(huán)。由圖1可知，中點電流與中點電壓的關(guān)系為：

由此可得中點電壓控制框圖，如圖8所示。

圖中，Gs(s)為DSP內(nèi)部的PWM延時，

為逆變器產(chǎn)生的擾動，中點電壓不加任何控制時，會有3次諧波。電壓外環(huán)帶寬的設(shè)計主要考慮抑制中點電壓的直流漂移。令3次諧波衰減100倍，這樣截止頻率需設(shè)置在3次的1/40附近。實際中取截止頻率20rad·s-1，PI零點10rad·s-1。

5 實驗驗證

實驗平臺主要由功率板和控制板組成，功率板包含主電路、驅(qū)動電路和部分采樣電路。控制板通過排線連接到功率板，控制芯片為DSP2 8335及其外圍電路。實驗中直流電由Chroma直流電源提供，交流側(cè)接Chroma交流電源，用來模擬電網(wǎng)。

在直流母線電壓200 V，交流相電壓有效值28 V，輸出電流峰值2 A情況下，并網(wǎng)運行時不加中點電壓控制和加入中點電壓控制的實驗波形如圖9所示。圖9a中，中點電壓有明顯的3次波動，并有一定的直流偏置，調(diào)制波形不連續(xù)，電流波形上有尖刺。圖9b中，中點電壓基本無波動，且由于電壓外環(huán)的存在，很好地消除了直流偏置，調(diào)制波波形連續(xù)，電流波形較光滑。

6 結(jié)論

分析了中點箝位三電平電路中，各電壓矢量對直流中點電壓的影響。提出一種基于SVPWM的精確中點電流控制方法，通過調(diào)節(jié)p型小矢量和n型小矢量的分配比例，實現(xiàn)中點電壓的平衡控制。使用該方法可完全抑制中點電壓波動，消除直流偏置。實驗結(jié)果證明了該方法的有效性。