三电平变换器SVPWM关键技术研究

中点箝位式三电平变换器由于具有功率器件耐压要求低、输出电压谐波含量小等优点,成为高压大功率应用领域中的研究热点。然而,三电平变换器开关器件和控制目标众多,控制复杂,因此三电平变换器PWM控制技术一直是研究的核心内容。 文章在分析三电平变换器的工作原理和传统三电平SVPWM控制算法基础上,重点研究了三电平SVPWM控制中的三个关键问题:SVPWM算法的简化、中点电位平衡控制和矢量发生器的设计。文章详细介绍了一种基于参考电压分解的空间矢量调制简化算法,可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是三电平变换器的一个固有问题。该文从矢量和中点电流的影响角度深入分析了中点电位平衡控制的规律,研究了当前的几种中点电位平衡控制方法,并提出了一种适于这种简化调制算法的基于平衡因子的中点电位平衡控制方法,通过调整平衡控制因子即可精确控制中点电位平衡。文中还介绍了用于三电平SVPWM控制实现的矢量发生器概念,比较了两种三电平的矢量发生方案。 在理论分析的基础上对三电平SVPWM的算法和各种中点电位平衡控制策略利用Matlab/Simulink进行仿真分析。着重比较分析了三种中点电位控制策略,结果表明平衡因子控制法优于另外两种方法,并对平衡因子控制法进行了深入仿真分析。 最后,选取基于DSP的矢量发生器为核心设计了一台1.5KW三电平逆变器实验样机。对三电平SVPWM简化算法和三种中点电位平衡控制策略进行了实验研究和比较分析,实验结果验证了整体算法的简便可行性,平衡控制策略比较与理论和仿真结果相吻合,其中平衡因子控制法控制效果比较理想。