施必劍 胥 飛

（上海電機學院電氣學院，上海201306）

0 引言

常規(guī)四橋臂逆變器控制矢量計算過程繁瑣，而且在直流側中點電壓平衡問題中，無法對中點電壓的平衡進行有效、實時的控制[1]，誤差量較大。為了使三電平三相四橋臂空間矢量控制速度更快，結構更簡單，并且能夠對直流側中點電壓平衡進行有效控制[2]，降維的思想顯得尤為重要。

1 降維的三電平四橋臂逆變器數(shù)學模型

由基爾霍夫電壓定律得三電平三相四橋臂逆變器推導公式：

由于三相四線制中的不對稱且畸變電源電壓通過逆變器最后輸出電壓是對稱的，所以滿足：

假設各橋臂控制采用對稱控制，即各橋臂中點電勢UAN、UBN、UCN是對稱的，忽略其中的高頻開關分量，滿足：

將式（3）代入式（1），得到第四橋臂參考電壓：

再將式（4）代入式（1），得到前三橋臂參考電壓：

2 3D-SVPWM逆變器控制

采用3D-SVPWM逆變器控制[3]需要求得三相參考電壓值，為了使計算簡單，將三相四橋臂逆變器電路模型簡化成平均電流電路模型，其中，逆變器的輸出等效為電壓源，負載等效為電流源。再將平均電流電路模型利用對稱分量法將電壓電流分解成正序、負序和零序，分別對正負零序進行計算，再采用PI[4]對電壓、電流進行調節(jié)。假設三相輸出電壓為對稱電壓，則：

式中，U為電壓瞬時值；ω為電壓角頻率。

根據(jù)分解的正負零序模塊得到的逆變器輸出電壓：

3 直流側中點電壓控制

由于三電平逆變器存在中點電壓不平衡問題，為保證晶閘管承壓較小，防止開關被擊穿和提高系統(tǒng)的可靠性，采用均壓方法，即將給定電壓值的一半Udc/2與逆變器直流側兩個電容電壓Udc1和Udc2分別進行比較，然后通過PI控制器控制后得到指令電流，為簡化系統(tǒng)控制，將指令電流直接送到輸入端與輸入端電流參考值一起進行控制。

4 實驗與結果分析

仿真實驗采用Simulink仿真，圖1～圖3依次為3D-SVPWM控制下帶不平衡負載的三相電壓波形、前三橋臂的三相電流波形、中點電壓波形。

圖13 D-SVPWM控制下帶不平衡負載的三相電壓波形

圖23 D-SVPWM控制下帶不平衡負載的三相電流波形

圖33 D-SVPWM控制下帶不平衡負載的中點電壓波形

圖中輸出的電壓波形與平衡負載情況下的波形是相同的，輸出的三相電流相互對稱，消除了畸變電流中的諧波，波形更加接近于正弦波形，因此3D-SVPWM逆變器控制滿足實驗要求。

5 結語

從實驗結果可以看出，3D-SVPWM控制的不平衡電壓、電流波形能夠在短時間內穩(wěn)定成正弦波，波形穩(wěn)定；中點電壓可穩(wěn)定地平衡在中點附近。結果驗證了改進的控制策略的有效性。