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一种通用的H桥级联多电平逆变器SVPWM控制

作者:时间:2013-02-16来源:网络收藏

3 算法的提出
随着电平数增加,矢量图中三角形数目以NT=6(N-1)2的规律增加,可用下述方法选择三角形。假设Uref和θ位于图1所示平行四边形DEGF中,计算出Urm和Um后,向低取整,如:Urm=2.6,Um=1.85,取整后m=2,n=1,则m,n就决定了矢量在m,n轴中的坐标(m,n)。若Urm+Um ≤m+n+1,则Uref位于左下方△DEF中,否则位于△EFG中。
假设任意时刻Uref位于△EFG中,最近的3个空间矢量为(m1,n1),(m2,n2)和(m3,n3)。根据伏秒平衡方程,有:
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式中:TPWM为PWM的周期。
中,一个空间电压矢量可用多个开关状态代表。所有这些开关状态均可产生一个幅值和相角都相等的输出电压。下面推导任意级联型H桥空间矢量和相应开关状态之间的关系表达式。在图1中,空间矢量可用(m,n)表示,其中m=1,2,…,2p;n=1,2,…,2p;整数p=(N-1)/2,N为相电压的水平数,通常N为奇数。通过深入研究逆变器的所有状态,可得(m,n)与相应开关状态之间的关系为:
Sa=-p,-P+1,-p+2,…,p, Sb=Sa-m, Sc=Sb-n (3)
(m,n)的开关状态数为Ns=N-(m+n)。式(3)为开关状态的一般表达式,可应用至任意级联型多电平逆变器中。对于给定的(m,n),其对应的所有开关状态可通过式(4)计算:
d.jpg
电平逆变器中冗余开关状态的数量随着电压水平的升高而增大。例如5,7,9电平逆变器中零矢量的冗余状态分别为4个、6个和8个。在二极管箝位多电平逆变器中,冗余开关状态能够平衡直流电压的电容电压。级联型H桥逆变器不存在此问题,冗余状态只用于减小电压谐波畸变率。

4 算法的实现
任何空间矢量(m,n)都能被划分为偶矢量和奇矢量两类。偶矢量,即空间矢量的坐标(m,n)之和为偶数,若m和n都为偶数或两者都为奇数,那么相应的开关状态为中,可表示为:
Sam=(m+n)/2,Sbm=(n-m)/2,Scm=-(m+n)/2 (5)
式中:Sam,Sbm和Scm分别为a,b和c相的中开关状态。
对于偶矢量,中开关状态的每个分量都是整数,且此状态是可实现的。如空间矢量(1,1)有5个状态:[-1,-2,-3],[0,-1,-2],[1,0,-1],[2,1,0]和[3,2,1],其中开关状态为[1,0,-1],可通过逆变器三相状态分别为Ss=1,Sb=0和Sc=-1来实现。
对于奇矢量(空间矢量的坐标(m,n)之和为奇数),m+n和m-n都是奇数,中矢量无法实现,因为逆变器不可能产生半电平,在此情况下可采用小开关状态或大开关状态。
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