基于SVPWM的三电平逆变器中点电压控制方法

3 基于SVPWM的精确中点电流控制

3.1 输出电压、电流同相情况下中点电流控制

当逆变器输出电流、电压同相时，由上述可知，p型小矢量和n型小矢量对中点电流贡献效果相反，因此可通过调节两种矢量的分配比例实现中点电压平衡控制。对于第I扇区的A1区域，所有合成矢量对中点造成的影响如图4所示。

设t1，t2分别为U1，U2的作用时间，其中U1分为p型和n型，定义分配比例为：

由式(3)可见，根据当前输出电流、电压矢量作用时间及所需中点电流即可确定相应的tp和tn。该计算过程中不出现绝对值符号，故计算简单。

式(3)中若令iN=0，表示一个控制周期内流入电容中点电流为零，这样即可完全消除中点电平的交流波动。用同样方法可算出其他所有区域的k，其中，第I扇区各区域的计算情况如表1所示。

其余扇区计算结果限于篇幅，不再赘述。

对上述中点控制方式利用Saber工具仿真，在输出电流与电网电压同相情况下，调制度m=0.8时调制波形见图5。可见，调制波光滑连续，相对于p型、n型小矢量对半平分作用时间，调制波中存在跳跃，该方法在输出电流连续性上更具优势。

3.2 输出电压、电流有相位差时中点电流控制

上述讨论皆基于输出电流、电压同相情况下进行，但实际情况中，三电平逆变器通常输出功率因数不为1，此时，输出电流、电压不同相，使用上述方法会出现调制波不连续、无法控制中点电流的问题。当输出电流滞后电网电压20°，m=0.8时输出的调制波形如图6所示。

调制波的不连续本质上是未能完全控制iN=0所致。电流与电网电压同相前提下，在第I扇区整个A区域内部，因为|ia|和t1逐渐减小，|ic|和t2逐渐增大，故|ia|t1-|ic|t2为一个随时间递减的函数且在30°点正好为零。即在这种情况下，以30°点为分界线选择用于调节的小矢量即可控制iN=0。