三电平逆变器SVPWM控制策略及实验研究.pdf

【三电平逆变器SVPWM控制策略及实验研究】 在电力电子技术领域，三电平逆变器因其能够提供更平滑的输出电压波形和更低的谐波含量而备受关注。相较于传统的两电平逆变器，三电平逆变器能够在不增加开关器件电压应力的情况下提高输出电压等级。本文主要探讨了一种针对二极管钳位型三电平逆变器的改进空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略，旨在减少开关损耗。 **空间矢量脉宽调制（SVPWM）** 空间矢量脉宽调制是一种先进的调制技术，它利用开关器件的不同组合来合成接近正弦的输出电压波形。在两电平逆变器中，SVPWM通常采用6个基本电压矢量，而在三电平逆变器中，这种技术变得更加复杂，因为有更多的电压等级可以利用。文章提出了一种新的三电平SVPWM算法，通过协调变换来简化控制策略，使得在二极管钳位型三电平逆变器中实现最小开关损耗成为可能。 **二极管钳位型三电平逆变器** 二极管钳位型三电平逆变器是一种常见的多电平逆变器拓扑结构，其特点是使用串联的电容将高压直流电源分成多个较低的电压等级。这种结构通过二极管的钳位作用，确保开关器件只承受每个电容电压，从而降低了器件的电压应力。文章中，这种逆变器配置了12个开关器件和6个钳位二极管，以及两个等电容量的电容C1和C2，每个电容分担一半的直流电压UD。 **数字控制实现** 为了实现三电平逆变系统的高效控制，文章使用TMS320F240数字信号处理器（DSP）进行数字控制。这种控制方式能够快速精确地执行SVPWM算法，通过实时计算和调整开关状态，以优化开关损耗并提高系统性能。实验结果验证了这种方法的可行性，通过实验波形和频谱分析进一步证明了控制策略的有效性。 **开关状态与电压矢量** 三电平逆变器的开关状态比两电平逆变器更为复杂，每个相都有三种可能的状态。表1展示了三电平逆变器A相的开关状态及其对应的输出电压。通过组合这些状态，可以产生19种不同的空间电压矢量，分为长矢量、中矢量、短矢量和零矢量，每种矢量对应不同的冗余开关状态，如表2所示。 **结论** 通过对两电平SVPWM算法的扩展和改进，本文提出了一种适用于二极管钳位型三电平逆变器的控制策略，以降低开关损耗。借助数字控制技术，这一策略成功地在实验中得以实施，验证了其在实际应用中的潜力。这一研究对于提升高压大功率逆变器的效率和稳定性具有重要意义，尤其在电力传动、风能发电和太阳能逆变等领域具有广阔的应用前景。