| 圖7 基于零序電壓等效的開關(guān)狀態(tài)選擇方法原理框圖 |
VRS(OFST)+(0,0,0)T→VRS(OFST)+ VSS2(TWL)→VRS(OFST)+ VSS3(TWL)→VRS(OFST)+(1,1,1)T
或 (17)
VRS(OFST)+(1,1,1)T→VRS(OFST)+ VSS3(TWL)→VRS(OFST)+ VSS2(TWL)→VRS(OFST)+(0,0,0)T
使用第2節(jié)中的方法選擇二電平開關(guān)狀態(tài) VSS2(TWL)和VSS3(TWL),并且它們的相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)的作用時(shí)間也正分別對(duì)應(yīng)于式(14)和(15)計(jì)算出的開關(guān)矢量作用時(shí)間和T3。這樣只需進(jìn)一步確定冗余開關(guān)狀態(tài)作用時(shí)間系數(shù)ε（0<ε<1）,也就是VRS(OFST)+(1,1,1)T的作用時(shí)間εT1。根據(jù)零序電壓之間的等效關(guān)系,可以確定,
(18)
在零序電壓分量確定后,如式(17)和式(18)所示,具體的開關(guān)狀態(tài)及其輸出順序與作用時(shí)間就都已確定。
另外,可以注意到,式(17)所示的開關(guān)狀態(tài)輸出順序十分類似于二電平SVM方法的開關(guān)狀態(tài)輸出順序,只是在每個(gè)二電平開關(guān)狀態(tài)的基礎(chǔ)上都加上了偏移分量VRS(OFST)。這樣也可以類似于二電平SVM方法中的定義,認(rèn)為VRS(OFST)+(0,0,0)T和VRS(OFST)+(1,1,1)T為廣義的零開關(guān)狀態(tài)(Null Switching States),而其余兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)為廣義的有效開關(guān)狀態(tài)(Active Switching States)
3.3 多電平載波調(diào)制與SVM之間的等效關(guān)系
目前也有研究注意到了多電平載波調(diào)制與SVM之間的內(nèi)在聯(lián)系[9],但由于對(duì)多電平SVM算法研究的不深入,對(duì)此仍缺乏系統(tǒng)的研究與分析�；诒疚奶岢龅亩嚯娖絊VM算法,可以系統(tǒng)證明多電平載波調(diào)制與SVM之間的內(nèi)在聯(lián)系,在這里只給出最后結(jié)論。在三相三線系統(tǒng)中,對(duì)于載波調(diào)制來說,零序電壓的注入方法是其控制的自由度;對(duì)于SVM方法來說,開關(guān)狀態(tài)的選擇是其控制自由度,而開關(guān)狀態(tài)選擇在本質(zhì)上也就是平均輸出電壓零序分量的選擇。在正序參考電壓相同的條件下,兩種方法的相互等效關(guān)系體現(xiàn)在如下方面：
1） 如果在載波調(diào)制的參考電壓中注入一定的零序分量,并且SVM方法中開關(guān)狀態(tài)的選擇是也是依據(jù)相同的零序分量（基于零序電壓等效的開關(guān)狀態(tài)選擇方法）,SVM方法自然可以等效于載波調(diào)制方法。
2） 從另外一個(gè)角度來看,無論SVM方法如何選擇開關(guān)狀態(tài),在遵循開關(guān)狀態(tài)選擇基本原則的前提下,開關(guān)狀態(tài)組合方式與平均輸出電壓中的零序分量是一一對(duì)應(yīng)的,如果在載波調(diào)制方法的參考電壓中也注入相應(yīng)的零序分量,也可以使之與SVM方法等效。
4 算法的實(shí)現(xiàn)及仿真結(jié)果
| 圖8 五電平NPC算法的DSP實(shí)現(xiàn)結(jié)果 |
為了驗(yàn)證本文所提的基于參考電壓分解和零序電壓等效的多電平SVM算法的可實(shí)現(xiàn)性及有效性,采用了基于DSP（型號(hào)為TMS320C31）的脈沖發(fā)生器對(duì)所提算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),并根據(jù)所發(fā)脈沖模擬了最后輸出的相電壓及線電壓結(jié)果。
圖8為電平數(shù)目N=5,調(diào)制比M=1.15,基波頻率f1=50Hz,載波比FR=20時(shí)的情況,在參考電壓中注入了如下的零序電壓,V0=-0.5×「max(Val,Vbl,Vcl)+min(Val,Vbl,Vcl)」
實(shí)際上這也就是采用了載波調(diào)制中的SFO-PWM( Switching Frequency Optimal PWM)的方法[10]注入的零序電壓,主要目的是提高最大調(diào)制比（電壓利用率）,可以認(rèn)為這也是一種逆變器性能優(yōu)化控制目標(biāo)。
圖9為7電平及11電平的線電壓仿真結(jié)果。
圖10給出了實(shí)際測(cè)出的算法占用的計(jì)算時(shí)間,可以看出在本文的裝置上只有4.3μs左右,并且這個(gè)時(shí)間與電平數(shù)目無關(guān)。
4.2 應(yīng)用實(shí)例仿真結(jié)果
為了驗(yàn)證本文所提多電平SVM算法的有效性,使用PSCAD/EMTDC針對(duì)三電平NPC逆變器[1]調(diào)速系統(tǒng),對(duì)所提SVM算法在NPC逆變器中點(diǎn)電位平衡控制中的應(yīng)用進(jìn)行了仿真,如圖11所示。這個(gè)應(yīng)用實(shí)例體現(xiàn)了所提的基于零序電壓等效的SVM波形控制方法的意義。這里優(yōu)化目標(biāo)為中點(diǎn)電位平衡控制,根據(jù)這個(gè)優(yōu)化目標(biāo)確定了零序電壓并注入到參考電壓中。多電平SVM算法根據(jù)這個(gè)零序電壓確定開關(guān)狀態(tài),使平均輸出電壓跟隨參考電壓以達(dá)到逆變器性能優(yōu)化控制目標(biāo)。
| 圖9 7電平及11電平SVM算法的DSP實(shí)現(xiàn)結(jié)果 | ||
| a | b | 圖10 SVM算法在ＤＳＰ上時(shí)的計(jì)算時(shí)間(2μS/div) |
