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中北大学2013届毕业论文

异步电动机基于SVPWM的简化三电平矢量控制系统的研究

1绪论

三电平逆变器是应用于高压大容量传输领域的电源转换器,起源于1977年德

国学者霍尔兹提出的三电平逆变器主电路及其程序。1980年,纳夫莱和日本长冈大

学的一些人在此基础上继续研究发展,用一对二极管取代了辅助夹开关,并且连接

到上部和下部引脚主要开关的中点的按顺序分别补足中点箝位。图1显示了该二极

管中性点固定三电平逆变器的拓扑结构。

图1二极管中性点固定三电平逆变器拓扑图

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2简化三电平SVPWM算法

三电平逆变器拓扑结构的每一相需要四个功率开关,两个钳位二极管,和四个

持续流二极管。不同的开关组合能产生不同的电压空间矢量规范，三电平逆变器可

以产生27种不同的电压空间矢量规范,每个适量对应着三电平逆变器不同的开关

状态。三电平电压空间矢量图如图2所示。

图2三电平电压空间矢量

三电平电压空间矢量比两电平电压空间矢量复杂很多。过去，多数的三电平电

压空间矢量控制方式是将一个象限划分为四个小三角形。然后在每个小三角形里解

决每个有效矢量动作时间。解决所有的24个小三角形计算量是巨大的，为了确定

的模式向量合成它需要解决在每个象限每个三角形的开关角。所以与三角载波比较

时我们可以计算比较。这个计算方法是复杂的,很难适用于拓扑的三级或n能级

(n≥3)逆变器。

三电平空间矢量可以被认为是由传统二级空间向量构成的6个小六角形。三电

平空间矢量图的每一个六角形的中心是小六边形内部的顶点。三级空间矢量的分析

如图3所示

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图3三电平空间矢量分析

三级电压空间矢量平面原始点是V，当我们将三电平电压空间矢量平面减为

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两相电压空间矢量平面时，期望合成输出电压空间矢量的平面转化为包含参考电压

空间矢量的小六角形。原始点的6小六角是V、V、V、V、V和V.修正后我

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们可以考虑新的参考电压空间向量作为所需的输出电压空间矢量，然后按有效的顺

序变换每个有效矢量和零矢量的坐标，然后整个研究平面完全转换为两级电压空

间矢量平面。

以下分析是专注于向量的动作时间受到坐标变换的影响是基于第一象限的第

一个小六边形:V是未修正前的参考电压空间矢量，V、V、V分别是主要的向

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量,二级矢量和零矢量的三级电压空间矢量平面,t、t、t分别是向量的动作时

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间,一定有一个原始点的三个向量是包含参考电压空间矢量小六角的原始点。

每个向量在二电平平面的每个象限动作时间的分析可以很容易地扩展到三级

平面。在两电平平面,当参考电压空间矢量在第一个象限:V6是主向量，V是二级

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矢量，V