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三电平变换器中点电压平衡问题的研究

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文


  
  5)变换器的负载是三相对称感性负载。
  
  引入开关函数Sij,其中i表示第i相(i=a,b,c),j表示i相的开关接到哪个点(j=P,N,O),对中点箝位型的变换器建立等效模型如图1所示。
  
  对于直流侧的节点0列电流关系方程得
  
  io=ic1+ic2(1)
  
  ic2=-Cdc2(dvdc2/dt)(2)
  
  ic1=Cdc1(dvdc1/dt)(3)
  
  io=Saoia+Sboib+Scoic(4)
  
  vdc1+vdc2=Ed(5)
  
  由式(1)-式(5)可以得出
  
  io=2Cdc1(dvdc1/dt)=Saoia+Sboib+Scoic(6)
  
  由式(6)不难看出,只要中点有电流,即只要三相中的三个开关有连接到
  
  
  
  中点0的时候就可能会影响中点的电位。而且从式(6)中也不难看出,中点电流的方向决定了中点电位漂移方向。
  
  2电压空间矢量对直流电压平衡的影响
  
  三相三电平逆变器有27种开关状态,其中有效的电压矢量为19种。图2是开关状态和电压空间矢量对应关系。按照电压矢量幅值从小到大的原则,可以把这些向量分为4组,即零电压矢量、小电压矢量、中电压矢量和大电压矢量。其中零矢量V0有3种开关状态(-1-1-1)、(000)和(111)。小矢量V1,V4,V7,V10,V13,V16都有两种不同的开关状态。根据开关是接到P还是N把这种小矢量分为两种不同的状态:开关连接P和地的开关状态为P状态,如V1p的开关状态为(100);开关连接地和N的状态为N状态,如V1n的开关状态为(0-1-1)。由此可知,只要中点电流i0不为0,直流侧的电容就会充放电,从而影响中点电位。在4类矢量中的零矢量,由于三相电位相等,所以中点不会有电流通过,因此不会影响中点电位。大矢量,由于中点根本就没有参与能量的传输,因此也不会产生影响。中矢量和小矢量,中点会参与能量的传输,也即中点电流io不为零,所以都会影响中点电位。图3是中点电流灌入和抽出两种工作状态下,中矢量对中点电位的影响;图4是中点电流灌入和抽出两种状态下小矢量P状态对中点电位的影响;图5是中点灌入和抽出两种不同状态下N状态对中点电位的影响;图6是同一小矢量P状态情况下,在某相电流方向确定情况下对中点电位的影响。(图中→及←表示中点电流的方向。↑及↓表示中点电位的上升和下降)。从图3、图4、图5可以看出无论是小矢量还是中矢量,中点电流灌入的时候,中点电位上升,中点电流抽出的时候,中点电位下降。从图6可以看出当某相电流方向确定的时候,小矢量P,N状态对中点电位的影响是相反的,这也是为什么可以通过选择小矢量P,N状态作用时间调节中点电位平衡的原因。
  
  3滞环控制空间矢量控制方法
  
  从前面的分析可知,根据中点电流的方向合理选择小矢量P,N状态可以平衡中点电位。假设中点电流抽出的时候为正,则当vdc1-vdc2>h,io<0或vdc1-vdc2<h,io>0时,合成参考电压矢量的小矢量选P状态;当vdc1-vdc2>h,io>

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