基于虚拟空间矢量的中点电压平衡控制

同理，在小区域1，2和5中，也可通过f来控制中点电压，但在小区域4中，由于无冗余小矢量，故不能通过此方法来控制中点电压，这是所提方案的不足之处。

4 仿真及实验结果分析
4．1 仿真分析
基于Matlab／Simulink搭建了仿真模型，并与传统SVPWM算法进行对比。仿真参数：直流母线电压Ud=500 V，直流分压电容C1=C2=2 200μF，负载电阻R=10 Ω，电感L=15 mH。图3为仿真波形。

图3a为传统SVPWM算法时，在t=0．05 s时，调制度m由0．8突变到1时的中点电压差波形。可见，当m由0．8突变到1时，中点电压差会出现明显的3倍基波频率的振荡，对逆变器的正常运行极为不利。采用基于虚拟矢量并加入平衡因子的中点电压平衡控制算法，当m=1时，中点电压差波形如图3b(上)所示。考虑更恶劣的情况，令C1=1 200μF，C2=1 000μF，m=1；且在t=0．03 s时，改变负载，使功率因数由0．9减小到0．4时的仿真波形如图3b(下)所示。可见，在高调制度和低功率因数的情况下，此方法仍然能够较好地控制中点电压平衡。
4．2 实验分析
基于DSP TMS320F28335搭建了二极管箝位型三电平逆变器实验平台。主电路直流侧为2个2 200μF／400 V的电解电容，开关管采用IRF8 40型MOSFET，光耦隔离为TLP250；吸收电路为RCD型，电阻10 Ω，电容为2μF的无感电容；负载为Y型连接三相对称阻感负载，电阻10 Ω，电感5 mH。图4为m为0．5和1时两种算法的中点电压波形。由图4a可知，当m较低且不加平衡因子时，虚拟矢量对中点电压的控制优于传统SVPWM算法。当m较高时，中矢量作用时间变长，通过调节正负小矢量的作用时间，传统SVPWM算法不能较好地控制中点电压，由图4b可知，加入平衡因子后，当直流电压为200 V时，中点电压仍有较大偏移，而虚拟矢量消除了中矢量对中点电位不可控的影响，与传统SVPWM相比，能更好地控制中点电压。

5 结论
传统SVPWM算法在高调制度和低功率因数时中点电位存在3倍基波频率的纹波。在分析中点电压波动原因的基础上，采用虚拟空间矢量方法合成中矢量，从而消除其对中点电压的影响，并加入平衡因子控制由于电容特性不一致和开关延时等造成的电压偏移，能实现对中点电压的控制。仿真和实验验证了此方法的正确性及有效性。