林城美, 王公宝, 汪光森, 李卫超, 崔小鹏

(1.海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室,湖北 武汉 430033;2.海军工程大学 理学院,湖北 武汉 430033)



基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制策略

林城美1, 王公宝2, 汪光森1, 李卫超1, 崔小鹏1

(1.海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室,湖北 武汉 430033;2.海军工程大学 理学院,湖北 武汉 430033)

针对二极管钳位型单相九电平逆变器,分析其工作原理,提取了逆变器工作的有效开关状态。根据伏秒平衡原理和两矢量三段式调制规律,提出了一种基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。通过分析所有开关周期脉冲的跳变情况,给出了脉冲类型的判断条件,并根据脉冲类型计算起始和终止电压矢量及其作用时间;同时,应用FPGA设计了模块化SVPWM控制系统,并对该控制系统进行了时钟与资源消耗评估。性能分析结果表明,该调制策略计算速度快、资源消耗小。最后,仿真与实验结果验证了所提调制策略的正确性和有效性,而且能够有效地均衡电容电压。

二极管钳位型逆变器; 级联多电平逆变器; 脉冲跳变; 空间矢量脉冲宽度调制; 电容电压

0 引 言

多电平控制技术具有减小开关损耗,提高输出波形质量,降低谐波含量等诸多优点[1-2],被广泛运用于高压直流输电[3]、光伏并网逆变器[4]、静止同步补偿器[5]、大功率传动[6]等场合。

常见的多电平控制技术有载波SPWM (sinusoidal pulse width modulation,SPWM)[7-10]技术和空间矢量PWM(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术[11-14]。载波SPWM具有开关负荷均衡、谐波特性好,在较低的开关频率下可实现较高等效开关频率的输出,但是其电压利用率低、多电平数字化实现难[15-16]。……