一种单相三电平中点钳位整流器的SVPWM控制方法
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。
其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。
空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。
本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。
文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。
随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。
在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。
本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。
通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。
实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。
本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。
二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。
与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。
三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。
基于SVPWM的三电平逆变器中点电压控制方法
基于SVPWM的三电平逆变器中点电压控制方法1 引言在NPC 三电平电路中，直流母线是由上、下两个电容组成，共同承载直流电压，理论上应各自贡献一半直流电压，但实际中可能存在直流中点电压不平衡现象。
若不能有效控制，可能导致输出三相电流中包含低次谐波分量，电压超过器件的最大耐压值，危及开关器件安全。
NPC 三电平中点电压控制的主要方案有滞环控制和零序电压注入两种。
滞环控制操作简单，但不能精确控制到直流母线电压的一半;零序电压注入法基本可精确地将中点电位误差控制到零，但控制算法复杂。
这里在分析上述方法的基础上，提出了一种基于SVPWM 的精确中点电流控制的中点电压控制方法，该方法可精确控制中点电压，且算法比零序电压注入法简单。
2 NPC 三电平中点电压波动分析NPC 三电平电路拓扑及电流流动方向如图1 所示。
采用SVPWM 波产生法时，合成参考电压矢量所用的基本电压矢量可分为大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。
第I 扇区所有基本矢量如图2 所示，其中U13 和U14 为大矢量，U7 为中矢量，U1 和U2 为小矢量，U0 为零矢量。
以U1 为例，图3 表示U1 作用时对应的2 个矢量，分别为p 型矢量poo 和n 型矢量onn。
p 型矢量poo 流出中点的电流为ib+ic，三相负载平衡时ib+ic=- ia，若ia0 即有电流流入中点，这会引起中点电压上升;n 型矢量onn 流出中点的电流为ia，当ia0 时会引起中点电压下降。
用同样方法分析其他电压矢量的作用效果，可得如下结论：大矢量和零矢量对中点电压无影响;中矢量有影响，但影响效果不确定;小矢量中p 型矢量和n。
三电平svpwm的等效简化控制算法
三电平svpwm的等效简化控制算法1三相SVPWM的简易控制算法三相SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种三电平的有效调制技术，该技术可以实现完全电平控制。
在这种技术中，模拟功率可以由六个不同的电平信号组成，从而对电源进行可控。
尽管SVPWM具有很好的优势，但是使用SVPWM进行控制会产生大量的运算量和复杂性，因此尝试简化该控制算法。
为了简化SVPWM控制算法，研究者们提出了一种名为“等效SVPWM”的控制算法。
等效SVPWM是一种基于交流逆变器算法的分析，它可以有效地实现多级ZVT的功率控制。
等效SVPWM的思想是，在整个逆变器行程的每个阶段，只控制其中一个独特的三角形，而不是六个相互交替的三角形，从而实现简单的控制算法，减少控制的负载和复杂性。
2等效SVPWM的工作原理等效SVPWM的工作原理是，它把输入端的电子逆变器抽象为一个ABC结构，这个ABC结构有三个节点，A，B和C。
等效SVPWM控制算法从A节点到BC，依次做6次变换，然后从BC到A，即由一个负边依次切换到另一个负边，从而实现输入端的电压的变换。
在等效SVPWM的控制算法中，每个阶段只控制一个三角形，而不是六个相互交替的三角形，这样可以简化控制算法，减少调制模块中的逻辑，节省功耗，并降低计算复杂度。
3等效SVPWM的优势等效SVPWM控制算法具有许多优势，这些优势在于它比传统SVPWM 控制算法具有更低的运算复杂度，可以实现快速的响应，并有可能更大限度地提高效率。
同时，等效SVPWM比其他常见的低阶调制技术具有更高的调制步长，更准确的调制效果，更好的利用率。
针对有源补偿，等效SVPWM技术可以进一步提高系统的效率，同时通过改善功率损耗质量来提高系统性能。
此外，由于等效SVPWM技术可以大大降低复杂性，因此也可以用于削减体积，减少成本。
4结论从上面的讨论可以看出，等效SVPWM控制算法是目前最先进和最有效的三电平SVPWM控制算法，它具有低复杂度，快速响应，高调制步长，准确调制，有效利用率，有效的功率损耗质量和低成本的优势。
一种三电平逆变器SVPWM简易控制算法
Us 2 Us 2 π sin θ , 2 sin θ + , Ud 3 Ud 3 3
2 - 2
Us 2 Ud
3
Ud
sin θ +
π ・T = 2 ・T - Y s s 3
- 1 +2 Us 2 Ud
Us 2
3
sin θ・Ts = - Ts + X
2
Us 2 sin θ + 2π Ud 3 3
sin θ + 2π ・Ts = - Z 3 3
・Ts =
2 ・Ts - Y
t13 = - 1 +2
・Ts
sin θ + 2π ・Ts = 3 3
( 7)
- Ts - Z
t7 = 2 t2 = t14 = t7 = 2 Us 2 sin θ ・Ts = X Ud 3
在计算出各个基本空间电压矢量的作用时间 后 ,对它们进行分析 ,可以发现它们之间具有一定 的规律 ,每一组作用时间中都分别存在几个共同 的表达式 ,即 :
,多电平变换器因其众多的优越性而受到越
来越多的关注 。多电平逆变器不使用变压器和电 抗器 ,而是通过输出波形的多重化实现逆变器大 容量化和降低谐波分量 。传统的二电平桥式逆变 器 ,其输出电压为两个电平
3 [2]
; 而三电平逆变器
1 三电平逆变器拓扑结构及空间矢
把直流电压分成两个等分 , 所以电压模式可以有
实际的计算机数字实现时以数组形式预先定义 , 减少 CPU 数据运算量 。
表 2 矢量作用时间表
Ⅰ
a1
T1 T2 T3 t1 ( - Z ) t2 ( X ) t0 ( T s - Y )
最终可以把大扇区 Ⅰ 的各个基本空间电压矢量作 用时间表示为
一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系
一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系宋文胜;冯晓云【摘要】针对单相三电平二极管钳位（NPC）电压型整流器,为了减小其开关切换次数和开关切换损耗,本文提出了一种单相三电平空间电压矢量调制（SVPWM）方法和一种基于零序分量注入的单相三电平单极性载波叠层的正弦脉宽调制（TLC-SPWM）调制方法。
分别给出了该SVPWM的详细设计方法和该TLC-SPWM的零序分量设计方法。
并通过理论分析和计算,证明该SVPWM与该零序分量注入的TLC-SPWM本质上为同一类脉宽调制方法,仅实现方式不同。
与传统的单极性TLC-SPWM相比,这两种调制方法能够有效地减小开关切换次数,从而减小开关切换损耗。
最后,分别搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于TMS320F2812为控制器的1.3kW实验样机,仿真和实验结果都验证了该SVPWM 算法及其中点电位控制的可行性和有效性。
%For single phase three-level neutral-point-clamped （NPC）voltage source rectifiers： in order to reduce switching times and losses during communication, A single phase three-level space vector pulse width modulation（SVPWM） technique and a single phase unipolar three-level carrier sinusoidal PWM（TLC-SPWM） technique with zero-sequence voltage injection are proposed in this paper. The design method of SVPWM is shown in detail, and the selection method of zero-sequence voltage in TLC-SPWM is discussed in detail too. Theoretic analysis and calculation results show that the SVPWM method and TLC-SPWM method with zero-sequence voltage injection are the same PWM scheme essentially, and both of the implementing methods are different. The SVPWM and TLC-SPWM methods can effectively reduceswitching times and losses during communication compared with traditional TCL-SPWM. Finally, Simulation model in Matlab/Simulink and a 1.3kW experimental prototype with TMS320F2812 controller are designed for the single phase three-level NPC rectifier. The simulation and experimental results verify the feasibility and effectiveness of the proposed SVPWM and neutral point controller.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2012(027)006【总页数】8页(P131-138)【关键词】三电平;中点电位控制;SVPWM;载波SPWM调制;零序电压分量注入【作者】宋文胜;冯晓云【作者单位】西南交通大学电气工程学院,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM921.451 引言近年来，随着我国京津城际、武广客专、合武客专和京沪客专等高速客运专线的开通运营和新建，我国铁路已步入了高速电气化时代。
三电平vienna整流器的一种简化svpwm算法
一、引言1.1 整流器的概念1.2 三电平Vienna整流器简介二、传统SVPWM算法2.1 SVPWM算法原理2.2 传统SVPWM算法的缺点三、简化SVPWM算法的需求分析3.1 算法复杂度3.2 控制精度要求四、简化SVPWM算法的设计思路4.1 采样周期的选择4.2 空间矢量的选择五、简化SVPWM算法的实现步骤5.1 电网电压的测量5.2 电流控制环的设计5.3 输出电压控制环的设计六、简化SVPWM算法的仿真分析七、结论引言1.1 整流器的概念电力电子技术作为一种重要的变流技术，广泛应用于各种电力系统中。
而整流器作为电力电子技术中的一种重要设备，主要用于将交流电转换为直流电，通常用于直流电动机驱动、直流电压稳定和有源电力滤波等领域。
1.2 三电平Vienna整流器简介三电平Vienna整流器是一种特殊的三电平整流器，具有输出电压质量好、输出谐波低等特点，因此在风力发电、光伏发电、电动汽车等领域得到了广泛的应用。
但传统的SVPWM算法在控制该整流器时存在一些问题，因此需要一种简化的SVPWM算法来解决这些问题。
传统SVPWM算法2.1 SVPWM算法原理SVPWM是空间矢量调制技术中的一种重要算法，它通过对比较器的输出信号进行处理，实现对逆变器的PWM控制，从而控制输出电压的大小和频率。
2.2 传统SVPWM算法的缺点传统的SVPWM算法存在着计算复杂度高、控制精度低等问题，特别在三电平Vienna整流器控制中，传统的SVPWM算法难以满足其对控制精度和响应速度的要求。
简化SVPWM算法的需求分析3.1 算法复杂度三电平Vienna整流器在实际应用中，由于其控制变量较多，传统的SVPWM算法会导致算法复杂度较高，不利于实际应用。
3.2 控制精度要求三电平Vienna整流器在控制过程中对于输出电压的精度要求较高，而传统的SVPWM算法在控制精度上存在一定的局限。
简化SVPWM算法的设计思路4.1 采样周期的选择为了简化SVPWM算法，首先可以选择较大的采样周期，以减小计算量和系统负荷。
三电平NPC变流器SVPWM算法研究
三电平NPC变流器SVPWM算法研究多电平变流器是目前电力电子技术研究的焦点之一，相对于传统两电平变流器优点明显，但其常用的空间电压矢量控制算法（SVPWM）也更加复杂。
文章阐述了三电平SVPWM算法的基本原理以及1 概述随着新能源的不断发展，尤其是风电技术等新能源电力技术的发展，变流器在电力系统中的重要性也越来越高。
而相对于传统两电平变流器，三电平变流器具有明显的优点，如主开关器件承受的电压和du/dt减小一半，输出电压谐波小等优点，具有广阔的前景和应用价值[1]。
空间矢量脉宽调制[1][2]具有输出电流谐波少、转矩脉动小、直流利用率高等优点，是三电平变流器控制的首选方案。
相对传统算法，文章阐述了一种相对简单的方式来得到所需的作用时间，只需一个大区域的18个作用时间即可得到所需的所有作用时间，另外以60度坐标系来判断扇区简化计算，使算法变得简单。
2 SVPWM算法三电平SVPWM算法根据参考电压矢量由幾个基本矢量合成的原则来进行三电平变流器的控制，根据所需量的先后顺序，可以分为区域判断、作用时间计算以及作用时间分配三个部分。
2.1 参考矢量所在区域判断与传统算法类似，我们将基本空间矢量区域划分为6个大扇区、24个小区域。
但与传统算法不同，这里采用60度g-h坐标系来划分区域，简化计算。
以公式（1）转换到60度g-h坐标系后，以下列规则判断大扇区：N=1时，Vg>0且Vh>0；N=2时，Vg0且Vg+Vh>0；N=3时，Vg0且Vg+Vh0且Vh0且Vh0；2.2 作用时间计算判断完参考矢量在具体某一个区域之后，我们就可以根据伏秒平衡原理预先计算各个基本矢量所需的时间。
首先需要找到合成参考矢量所需的三个基本矢量V1、V2、V3，然后根据下面进行计算：V1T1+V2T2+V3T3=VrefTs （2）T1+T2+T3=Ts （3）类似地可以得到参考电压矢量在其他区域时的各基本矢量的作用时间，需要将各个区域所有基本矢量作用时间都计算出来，方便在使用时直接提取数据。
三电平NPC变流器SVPWM算法研究
三电平NPC变流器SVPWM算法研究作者：李兴熊明来源：《科技创新与应用》2016年第21期摘要：多电平变流器是目前电力电子技术研究的焦点之一，相对于传统两电平变流器优点明显，但其常用的空间电压矢量控制算法（SVPWM）也更加复杂。
文章阐述了三电平SVPWM算法的基本原理以及1 概述随着新能源的不断发展，尤其是风电技术等新能源电力技术的发展，变流器在电力系统中的重要性也越来越高。
而相对于传统两电平变流器，三电平变流器具有明显的优点，如主开关器件承受的电压和du/dt减小一半，输出电压谐波小等优点，具有广阔的前景和应用价值[1]。
空间矢量脉宽调制[1][2]具有输出电流谐波少、转矩脉动小、直流利用率高等优点，是三电平变流器控制的首选方案。
相对传统算法，文章阐述了一种相对简单的方式来得到所需的作用时间，只需一个大区域的18个作用时间即可得到所需的所有作用时间，另外以60度坐标系来判断扇区简化计算，使算法变得简单。
2 SVPWM算法三电平SVPWM算法根据参考电压矢量由几个基本矢量合成的原则来进行三电平变流器的控制，根据所需量的先后顺序，可以分为区域判断、作用时间计算以及作用时间分配三个部分。
2.1 参考矢量所在区域判断与传统算法类似，我们将基本空间矢量区域划分为6个大扇区、24个小区域。
但与传统算法不同，这里采用60度g-h坐标系来划分区域，简化计算。
以公式（1）转换到60度g-h坐标系后，以下列规则判断大扇区：N=1时，Vg>0且Vh>0；N=2时，Vg0且Vg+Vh>0；N=3时，Vg0且Vg+Vh0且Vh0且Vh0；2.2 作用时间计算判断完参考矢量在具体某一个区域之后，我们就可以根据伏秒平衡原理预先计算各个基本矢量所需的时间。
首先需要找到合成参考矢量所需的三个基本矢量V1、V2、V3，然后根据下面进行计算：V1T1+V2T2+V3T3=VrefTs （2）T1+T2+T3=Ts （3）类似地可以得到参考电压矢量在其他区域时的各基本矢量的作用时间，需要将各个区域所有基本矢量作用时间都计算出来，方便在使用时直接提取数据。
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一种单相三电平中点钳位整流器的SVPWM控制方法
作者：宋文胜， 冯晓云， 蒋威， Song Wensheng， Feng Xiaoyun， Jiang Wei
作者单位：西南交通大学电气工程学院,成都,610031
刊名：
电工技术学报
英文刊名：TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
年，卷(期)：2007,22(7)
被引用次数：12次
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3.Salaet J;Alepuz S;Gilabert A D-Q modeling and control of a single phase three-level boost
rectifier with power factor correction and neutral-point voltage balancing[外文会议] 2002
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1.万海峰.康劲松双SVPWM三电平变流器电机控制特性研究[期刊论文]-机电一体化 2012(12)
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3.宋文胜.冯晓云.刘志敏.陈世浩基于DSP单相两电平整流器的PWM控制方法[期刊论文]-电力电子技术 2008(4)
4.郑俊.冯晓云.谢望玉.张峻领单相PWM整流器瞬态电流控制策略的研究[期刊论文]-电力电子技术 2009(12)
5.贺博.程善美.龚博单相混合三电平PWM整流器的研究[期刊论文]-电气自动化 2012(1)
6.宋文胜.冯晓云一种单相空间矢量脉宽调制优化方法[期刊论文]-电工技术学报 2011(4)
7.宋文胜.冯晓云一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系[期刊论文]-电工技术学报 2012(6)
8.宋文胜.冯晓云基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法[期刊论文]-中国电机工程学报2011(36)
9.冯晓云.宋文胜单相三电平整流器的SVPWM与中点电位控制方法[期刊论文]-西南交通大学学报 2009(3)
10.张志.谢运祥.乐江源.陈林二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法[期刊论文]-中国电机工程学
报 2010(27)
11.张志.谢运祥.乐江源.陈林消除中点电位低频振荡的三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法[期刊论文]-电工技术学报 2011(3)
12.张志.谢运祥.乐江源.陈林一种消除中点电位低频振荡的三电平逆变器载波调制方法[期刊论文]-电力自动化设备 2010(4)
本文链接：/Periodical_dgjsxb200707012.aspx。