基于SVPWM的三电平逆变器中点电压控制方法

1 引言

在NPC三电平电路中，直流母线是由上、下两个电容组成，共同承载直流电压，理论上应各自贡献一半直流电压，但实际中可能存在直流中点电压不平衡现象。若不能有效控制，可能导致输出三相电流中包含低次谐波分量，电压超过器件的最大耐压值，危及开关器件安全。

NPC三电平中点电压控制的主要方案有滞环控制和零序电压注入两种。滞环控制操作简单，但不能精确控制到直流母线电压的一半;零序电压注入法基本可精确地将中点电位误差控制到零，但控制算法复杂。这里在分析上述方法的基础上，提出了一种基于SVPWM的精确中点电流控制的中点电压控制方法，该方法可精确控制中点电压，且算法比零序电压注入法简单。

2 NPC三电平中点电压波动分析

NPC三电平电路拓扑及电流流动方向如图1所示。采用SVPWM波产生法时，合成参考电压矢量所用的基本电压矢量可分为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。

第I扇区所有基本矢量如图2所示，其中U13和U14为大矢量，U7为中矢量，U1和U2为小矢量，U0为零矢量。

以U1为例，图3表示U1作用时对应的2个矢量，分别为p型矢量poo和n型矢量onn。p型矢量poo流出中点的电流为ib+ic，三相负载平衡时ib+ic=-ia，若ia>0即有电流流入中点，这会引起中点电压上升;n型矢量onn流出中点的电流为ia，当ia>0时会引起中点电压下降。

用同样方法分析其他电压矢量的作用效果，可得如下结论：大矢量和零矢量对中点电压无影响;中矢量有影响，但影响效果不确定;小矢量中p型矢量和n型矢量对中点电压的影响相反。