基于SVPWM的三電平逆變器中點電壓控制方法

當輸出電流、電壓不同相時，各扇區內小矢量對中點電壓的影響仍不變，根據函數|ia|t1-|ic|t2=0求取出這個分割點，即可更合理地選擇用于調節的小矢量，最大限度保證控制iN=0。

綜合上述分析，要保證iN=0，合理選擇合成矢量的切換點是關鍵。切換時刻本質上為對應小矢量在一個開關周期內對中點注入或抽取電荷能力大小的分割點。基于上述分析，可得在第I扇區的C區域中C1和C2合成方式的切換點為|(ibt7-ict2)/(iat1)|=|(ibt7-iat1)/(ict2)|。而每個扇區的B和D區域中不存在小矢量的選取問題，因此這兩個區域無需額外調整。由此可得第I扇區A1，A2，C1，C2切換矢量合成方式判據見表2。

采用該種改進方式，在仿真電流滯后電網電壓20°時，可得m=0.8輸出的調制波形，如圖7所示。由圖可見，調制波光滑連續，該方式可在任何區域使一個開關周期內iN=0。

4 直流側電壓閉環控制

實際系統中需對直流中點電壓進行閉環控制，使用PI調節器構成中點電壓外環。由圖1可知，中點電流與中點電壓的關系為：

由此可得中點電壓控制框圖，如圖8所示。

圖中，Gs(s)為DSP內部的PWM延時，

為逆變器產生的擾動，中點電壓不加任何控制時，會有3次諧波。電壓外環帶寬的設計主要考慮抑制中點電壓的直流漂移。令3次諧波衰減100倍，這樣截止頻率需設置在3次的1/40附近。實際中取截止頻率20rad·s-1，PI零點10rad·s-1。

5 實驗驗證

實驗平臺主要由功率板和控制板組成，功率板包含主電路、驅動電路和部分采樣電路。控制板通過排線連接到功率板，控制芯片為DSP2 8335及其外圍電路。實驗中直流電由Chroma直流電源提供，交流側接Chroma交流電源，用來模擬電網。

在直流母線電壓200 V，交流相電壓有效值28 V，輸出電流峰值2 A情況下，并網運行時不加中點電壓控制和加入中點電壓控制的實驗波形如圖9所示。圖9a中，中點電壓有明顯的3次波動，并有一定的直流偏置，調制波形不連續，電流波形上有尖刺。圖9b中，中點電壓基本無波動，且由于電壓外環的存在，很好地消除了直流偏置，調制波波形連續，電流波形較光滑。

6 結論

分析了中點箝位三電平電路中，各電壓矢量對直流中點電壓的影響。提出一種基于SVPWM的精確中點電流控制方法，通過調節p型小矢量和n型小矢量的分配比例，實現中點電壓的平衡控制。使用該方法可完全抑制中點電壓波動，消除直流偏置。實驗結果證明了該方法的有效性。