基于虛擬空間矢量的中點電壓平衡控制

同理，在小區域1，2和5中，也可通過f來控制中點電壓，但在小區域4中，由于無冗余小矢量，故不能通過此方法來控制中點電壓，這是所提方案的不足之處。

4 仿真及實驗結果分析
4．1 仿真分析
基于Matlab／Simulink搭建了仿真模型，并與傳統SVPWM算法進行對比。仿真參數：直流母線電壓Ud=500 V，直流分壓電容C1=C2=2 200μF，負載電阻R=10 Ω，電感L=15 mH。圖3為仿真波形。

圖3a為傳統SVPWM算法時，在t=0．05 s時，調制度m由0．8突變到1時的中點電壓差波形?？梢姡攎由0．8突變到1時，中點電壓差會出現明顯的3倍基波頻率的振蕩，對逆變器的正常運行極為不利。采用基于虛擬矢量并加入平衡因子的中點電壓平衡控制算法，當m=1時，中點電壓差波形如圖3b(上)所示?？紤]更惡劣的情況，令C1=1 200μF，C2=1 000μF，m=1；且在t=0．03 s時，改變負載，使功率因數由0．9減小到0．4時的仿真波形如圖3b(下)所示?？梢?，在高調制度和低功率因數的情況下，此方法仍然能夠較好地控制中點電壓平衡。
4．2 實驗分析
基于DSP TMS320F28335搭建了二極管箝位型三電平逆變器實驗平臺。主電路直流側為2個2 200μF／400 V的電解電容，開關管采用IRF8 40型MOSFET，光耦隔離為TLP250；吸收電路為RCD型，電阻10 Ω，電容為2μF的無感電容；負載為Y型連接三相對稱阻感負載，電阻10 Ω，電感5 mH。圖4為m為0．5和1時兩種算法的中點電壓波形。由圖4a可知，當m較低且不加平衡因子時，虛擬矢量對中點電壓的控制優于傳統SVPWM算法。當m較高時，中矢量作用時間變長，通過調節正負小矢量的作用時間，傳統SVPWM算法不能較好地控制中點電壓，由圖4b可知，加入平衡因子后，當直流電壓為200 V時，中點電壓仍有較大偏移，而虛擬矢量消除了中矢量對中點電位不可控的影響，與傳統SVPWM相比，能更好地控制中點電壓。

5 結論
傳統SVPWM算法在高調制度和低功率因數時中點電位存在3倍基波頻率的紋波。在分析中點電壓波動原因的基礎上，采用虛擬空間矢量方法合成中矢量，從而消除其對中點電壓的影響，并加入平衡因子控制由于電容特性不一致和開關延時等造成的電壓偏移，能實現對中點電壓的控制。仿真和實驗驗證了此方法的正確性及有效性。