| 圖5二電平空間矢量圖 |
如圖5所示,參考電壓二電平矢量可以被看成是一個(gè)二電平逆變器的參考電壓矢量,并用二電平開關(guān)矢量等效合成。根據(jù)二電平SVM算法,可以將空間矢量圖劃分為6個(gè)扇區(qū),圖5中各扇區(qū)內(nèi)的數(shù)字表示對這個(gè)扇區(qū)的編號kSEC。根據(jù)二電平參考電壓矢量位于哪一個(gè)60度扇區(qū)選擇三個(gè)二電平開關(guān)矢量VSV1(TWL), VSV2(TWL), VSV3(TWL),并控制它們的作用時(shí)間來等效參考電壓二電平矢量,
(13)VRV(TWL)TS=T1+VSV2(TWL)T2+VSV3(TWL)T3
其中位于原點(diǎn)的二電平開關(guān)矢量VSV1(TWL)對應(yīng)著兩個(gè)二電平開關(guān)狀態(tài)(0,0,0)T和(1,1,1)T,而另外二個(gè)開關(guān)矢量都只有一個(gè)開關(guān)狀態(tài)與其對應(yīng)。這樣只需要簡單地判斷二電平參考電壓矢量位于哪一個(gè)扇區(qū),然后計(jì)算各二電平開關(guān)矢量的作用時(shí)間如下
其中ksec=0,1,Λ,5為所處扇區(qū)編號為所處扇區(qū)編號。
2.4多電平參考電壓矢量的合成
多電平SVM算法的目標(biāo)當(dāng)然是使用多電平開關(guān)矢量來合成多電平參考電壓矢量VRV。根據(jù)分解過程有
也就是將參考電壓偏移矢量與各二電平開關(guān)矢量相加,即可得到所需要的各多電平開關(guān)矢量。各開關(guān)矢量所對應(yīng)的作用時(shí)間仍為式(14)和(15)所計(jì)算出的結(jié)果。
3 基于零序電壓等效的開關(guān)狀態(tài)選擇方法
采用參考電壓分解的方法可以簡單快速地確定開關(guān)矢量及其作用時(shí)間,但這還并沒有解決多電平SVM算法的所有問題。在多電平逆變器中同一個(gè)開關(guān)矢量可能對應(yīng)多個(gè)開關(guān)狀態(tài),即冗余開關(guān)狀態(tài)。如何確定具體需要輸出的開關(guān)狀態(tài)是另一個(gè)十分重要的問題,這包括如下幾方面,
1） 對于每個(gè)開關(guān)矢量,選擇與其對應(yīng)的哪個(gè)冗余開關(guān)狀態(tài)或哪幾個(gè)冗余開關(guān)狀態(tài)的組合輸出;
2） 各冗余開關(guān)狀態(tài)的作用時(shí)間如何確定;
3） 一個(gè)控制周期內(nèi)各開關(guān)狀態(tài)的輸出順序如何確定。
這些可選擇的因素使一個(gè)控制周期內(nèi)可能存在大量的有效開關(guān)狀態(tài)組合方式。在多電平逆變器中,逆變器的性能優(yōu)化控制問題,如直流電壓平衡、開關(guān)器件負(fù)荷平衡等等,是與開關(guān)狀態(tài)選擇問題緊密聯(lián)系在一起的。通常是要求根據(jù)某種具體性能目標(biāo),尋找到一個(gè)最優(yōu)的開關(guān)狀態(tài)組合方式。但由于開關(guān)狀態(tài)選擇問題包括多種因素,而且電平數(shù)目的增加使問題更為復(fù)雜,直接從開關(guān)狀態(tài)的角度出發(fā),往往很難與具體的性能優(yōu)化控制目標(biāo)之間建立準(zhǔn)確的聯(lián)系,也很難反映具體性能優(yōu)化控制問題的本質(zhì)。
| 圖6 開關(guān)狀態(tài)變化順序示意圖 |
首先將討論開關(guān)狀態(tài)選擇及輸出順序的基本原則。目前的多電平SVM算法中的開關(guān)狀態(tài)選擇及輸出順序都基本遵循著以下兩個(gè)原則：
1）在每個(gè)控制周期內(nèi)每相橋臂的開關(guān)狀態(tài)變化不超過一次,這主要是從限制開關(guān)頻率的方面來考慮的。2）在每次開關(guān)狀態(tài)變化的時(shí)刻,一般只有一相的開關(guān)函數(shù)發(fā)生變化,并且只能變化一個(gè)電平,這主要是從限制輸出電壓的dv/dt方面考慮的。
為了滿足以上原則,開關(guān)狀態(tài)的選擇及其變化順序必須如圖6所示�？梢宰C明,在滿足開關(guān)狀態(tài)選擇基本原則基礎(chǔ)上,開關(guān)狀態(tài)組合方式與輸出電壓零序分量具有一一對應(yīng)關(guān)系,不同的開關(guān)狀態(tài)組合方式對應(yīng)不同的零序電壓分量,對于任意合理范圍內(nèi)的零序電壓,都存在一個(gè)開關(guān)狀態(tài)組合方式與其對應(yīng)。
3.2 基于零序電壓等效的開關(guān)狀態(tài)選擇方法
以上分析也就意味著在正序參考電壓（開關(guān)矢量）確定后,開關(guān)狀態(tài)選擇在本質(zhì)上就是平均輸出電壓中零序分量的選擇,并且對任意合理的零序電壓都可以找到一個(gè)與其對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)組合方式,開關(guān)狀態(tài)組合方式與平均輸出電壓零序分量之間具有一一對應(yīng)關(guān)系,這正是開關(guān)狀態(tài)選擇問題的本質(zhì)。本文提出可以將開關(guān)狀態(tài)選擇問題轉(zhuǎn)化為零序電壓選擇問題。由于零序電壓只是一個(gè)簡單的量,與逆變器的性能優(yōu)化控制問題之間建立準(zhǔn)確聯(lián)系要相對容易,更易于揭示優(yōu)化控制問題的本質(zhì)。零序電壓確定之后也就可以據(jù)此較為容易地確定開關(guān)狀態(tài)的選擇。圖7為這個(gè)策略的示意框圖,各部分的功能顯得更為直觀清晰。
