基于SVPWM的三電平逆變器中點電壓控制方法

1 引言

在NPC三電平電路中，直流母線是由上、下兩個電容組成，共同承載直流電壓，理論上應各自貢獻一半直流電壓，但實際中可能存在直流中點電壓不平衡現象。若不能有效控制，可能導致輸出三相電流中包含低次諧波分量，電壓超過器件的最大耐壓值，危及開關器件安全。

NPC三電平中點電壓控制的主要方案有滯環控制和零序電壓注入兩種。滯環控制操作簡單，但不能精確控制到直流母線電壓的一半;零序電壓注入法基本可精確地將中點電位誤差控制到零，但控制算法復雜。這里在分析上述方法的基礎上，提出了一種基于SVPWM的精確中點電流控制的中點電壓控制方法，該方法可精確控制中點電壓，且算法比零序電壓注入法簡單。

2 NPC三電平中點電壓波動分析

NPC三電平電路拓撲及電流流動方向如圖1所示。采用SVPWM波產生法時，合成參考電壓矢量所用的基本電壓矢量可分為大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。

第I扇區所有基本矢量如圖2所示，其中U13和U14為大矢量，U7為中矢量，U1和U2為小矢量，U0為零矢量。

以U1為例，圖3表示U1作用時對應的2個矢量，分別為p型矢量poo和n型矢量onn。p型矢量poo流出中點的電流為ib+ic，三相負載平衡時ib+ic=-ia，若ia>0即有電流流入中點，這會引起中點電壓上升;n型矢量onn流出中點的電流為ia，當ia>0時會引起中點電壓下降。

用同樣方法分析其他電壓矢量的作用效果，可得如下結論：大矢量和零矢量對中點電壓無影響;中矢量有影響，但影響效果不確定;小矢量中p型矢量和n型矢量對中點電壓的影響相反。