三电平变换器SVPWM算法综述.pdf

【三电平变换器SVPWM算法综述】 三电平变换器的出现是电力电子技术发展的一个重要里程碑，尤其在高压大功率应用中，它相比传统的两电平逆变器展现出诸多优势。三电平逆变器的主要优点包括：每个开关元件仅承受一半的直流母线电压，降低了对器件耐压等级的要求；交流侧电流谐波含量低，直流电压纹波小，从而减少器件损耗，提高系统效率。 PWM（脉宽调制）是控制三电平变换器的关键技术，主要分为载波调制法和电压空间矢量调制法。其中，空间矢量PWM（SVPWM）以其高直流电压利用率、小电流纹波以及丰富的输出电压形态受到青睐。然而，SVPWM的计算复杂性是其一大挑战，特别是随着电平数增加，实时控制难度增大。 本文详细介绍了五种三电平SVPWM算法： 1. **古典算法**：这种算法是基于两电平SVPWM的扩展，涉及复杂的三角函数计算和查表操作。它首先确定参考电压矢量，然后判断其所在扇区和小区，接着确定实际电压矢量及其作用顺序和时间，最后将矢量映射为开关状态。虽然直观，但计算量大且不易实时实现。 2. **参考电压分解SVPWM算法**：该算法通过对参考电压的分解来简化计算，减少了三角函数的使用，提高了计算效率。通过识别参考电压矢量的位置，可以更直接地确定参与合成的矢量和作用时间，降低了算法的复杂性。 3. **基于线电压坐标系的SVPWM算法**：此算法利用线电压坐标系进行矢量分解，简化了矢量合成和时间分配的计算，优化了电压平衡和效率。 4. **基于60°坐标系的SVPWM算法**：在60°坐标系下，算法能够更有效地处理电压矢量，通过简化坐标转换和时间分割，减小了计算复杂度。 5. **基于120°坐标系的SVPWM算法**：这种算法利用120°坐标系的特点，能够更精确地控制电压矢量，从而提高输出质量并降低开关损耗。 文章还探讨了三电平变换器中点电压的平衡控制，这是确保三电平系统稳定运行的重要方面。每种算法都针对中点电压平衡提出了解决策略，以防止中点电压漂移导致的性能下降。 总的来说，三电平SVPWM算法的研究旨在提供更高效、更简单的控制方案，以适应不断发展的电力电子技术和应用需求。各种改进算法的提出，不仅优化了系统的性能，也为未来多电平变换器的控制策略提供了有价值的参考。