一種通用的H橋級聯(lián)多電平逆變器SVPWM控制
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3 算法的提出
隨著電平數(shù)增加，矢量圖中三角形數(shù)目以NT=6(N-1)2的規(guī)律增加，可用下述方法選擇三角形。假設(shè)Uref和θ位于圖1所示平行四邊形DEGF中，計算出Urm和Um后，向低取整，如：Urm=2．6，Um=1．85，取整后m=2，n=1，則m，n就決定了矢量在m，n軸中的坐標(biāo)(m，n)。若Urm+Um ≤m+n+1，則Uref位于左下方△DEF中，否則位于△EFG中。
假設(shè)任意時刻Uref位于△EFG中，最近的3個空間矢量為(m1，n1)，(m2，n2)和(m3，n3)。根據(jù)伏秒平衡方程，有：
式中：TPWM為PWM的周期。
在多電平逆變器中，一個空間電壓矢量可用多個開關(guān)狀態(tài)代表。所有這些開關(guān)狀態(tài)均可產(chǎn)生一個幅值和相角都相等的輸出電壓。下面推導(dǎo)任意級聯(lián)型H橋多電平逆變器空間矢量和相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)之間的關(guān)系表達式。在圖1中，空間矢量可用(m，n)表示，其中m=1，2，…，2p；n=1，2，…，2p；整數(shù)p=(N-1)／2，N為逆變器相電壓的水平數(shù)，通常N為奇數(shù)。通過深入研究多電平逆變器的所有狀態(tài)，可得(m，n)與相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)之間的關(guān)系為：
Sa=-p，-P+1，-p+2，…，p， Sb=Sa-m， Sc=Sb-n (3)
(m，n)的開關(guān)狀態(tài)數(shù)為Ns=N-(m+n)。式(3)為開關(guān)狀態(tài)的一般表達式，可應(yīng)用至任意級聯(lián)型多電平逆變器中。對于給定的(m，n)，其對應(yīng)的所有開關(guān)狀態(tài)可通過式(4)計算：
電平逆變器中冗余開關(guān)狀態(tài)的數(shù)量隨著電壓水平的升高而增大。例如5，7，9電平逆變器中零矢量的冗余狀態(tài)分別為4個、6個和8個。在二極管箝位多電平逆變器中，冗余開關(guān)狀態(tài)能夠平衡直流電壓的電容電壓。級聯(lián)型H橋逆變器不存在此問題，冗余狀態(tài)只用于減小電壓諧波畸變率。
4 算法的實現(xiàn)
任何空間矢量(m，n)都能被劃分為偶矢量和奇矢量兩類。偶矢量，即空間矢量的坐標(biāo)(m，n)之和為偶數(shù)，若m和n都為偶數(shù)或兩者都為奇數(shù)，那么相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)為中，可表示為：
Sam=(m+n)／2，Sbm=(n-m)／2，Scm=-(m+n)／2 (5)
式中：Sam，Sbm和Scm分別為a，b和c相的中開關(guān)狀態(tài)。
對于偶矢量，中開關(guān)狀態(tài)的每個分量都是整數(shù)，且此狀態(tài)是可實現(xiàn)的。如空間矢量(1，1)有5個狀態(tài)：[-1，-2，-3]，[0，-1，-2]，[1，0，-1]，[2，1，0]和[3，2，1]，其中開關(guān)狀態(tài)為[1，0，-1]，可通過逆變器三相狀態(tài)分別為Ss=1，Sb=0和Sc=-1來實現(xiàn)。
對于奇矢量(空間矢量的坐標(biāo)(m，n)之和為奇數(shù))，m+n和m-n都是奇數(shù)，中矢量無法實現(xiàn)，因為逆變器不可能產(chǎn)生半電平，在此情況下可采用小開關(guān)狀態(tài)或大開關(guān)狀態(tài)。
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