1、蚌埠学院本科毕业设计（论文） 1毕业设计(论文)三电平变频器的中点电位控制研究蚌埠学院教务处制系 别 ： 机械与电子信息工程系专 业 （ 班 级 ） ：电子信息工程 10 级 1 班作 者 （ 学 号 ） ：罗曦（51001031012）指 导 教 师 ： 涂正宏（）完 成 日 期 ： 2014 年 05 月日罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 2目 录中文摘 要 .1英文摘 要 .21 引言 32 绪论 42.1 课题研究背景 42.2 多电平变频器发展现状 42.2.1 国内现状 42.2.2 国外现状 42.3 课题研究意义 52.4 论文主要研究内容 53 多电平变频器的拓扑结构 6
2、3.1 二极管中点箝位型拓扑结构 63.2 飞跨电容型多电平变频器拓扑结构 73.3 级联型多电平变频器拓扑结构 84 多电平变频器的控制方法 94.1SPWM 调制 94.2SVPWM 调制 .95 二极管中点箝位 型三电平逆变器的中点电位控制研究 105.1 二极管中点箝位型三电平逆变器的拓扑结构 105.2 三电平逆变器的电压空间矢量调制 125.3 三电平电压空间矢量调制及中点电压不平衡原因 175.4 中点电压平衡空间电压矢量控制原理及算法 196MATLAB 仿真设计与结果 .256.1 MATLAB 仿真软件 256.2 仿真系统结构 256.3 仿真结果 .28结论 .30致谢
3、 .31参考文献 .33蚌埠学院本科毕业设计（论文） 3插图清单图 3-1 NPC 型三电平变频 器的拓扑结构 .6图 3-2 NPC 型多电平变频器的拓扑结构 .7图 3-3 多电平飞跨电容型变频器拓扑结构 7图 3-4 级联型变频器拓扑结构 8图 5-1 二极管中点箝位型三电平逆变器 10图 5-2 电压空间矢量图 12图 5-3 电压矢量合成图 .14图 5-4 电压矢量合成图 18图 5-5 外部小三角形参考电压矢量合成 20图 5-6 中部小三角形参考电压矢量合成 .21图 5-7 内部小三角形区域电压矢量合成 .23图 6-1 电平逆变器仿真模型 26图 6-2 扇区判断模块 26
4、图 6-3 小区域判断模块 .27图 6-4 矢量合成时间计算模块 .27图 6-5 SVPWM 生成模块 27图 6-6 扇区判断仿真结果 .28图 6-7 小区域判断仿真结果 .28图 6-8 A 相电压仿真结果 28图 6-9 AB 两相线电压仿真结果 29图 6-10 负载电压仿真结果 .29图 6-11 未采取中点控制的中点点位波形 .30图 6-12 采取控制后的中点点位波形结论 .30罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 4表格清单表 5-1 三电平（N PC）逆变器 A 相开关状态 .10表 5-2 开关状态 12表 5-3 各相开关状态表 18表 5-4 中点电流 inp 与
5、电压平衡有影响的电压矢量 .19蚌埠学院本科毕业设计（论文） 11三电平变频器的中点电位控制研究摘 要： 在大量阅读了国内和国外的众多参考文献后，对当今国内外高压变频领域的研究和发展状况有了大致的了解。在浏览了相关资料的基础上，对多种多电平变频器的优缺点，优劣势有了一定程度的领悟。中点电位平衡问题一直存在，这在二极管中点箝位三电平变频器的研究中是一个不可忽视的重点问题。分析其产生的原因和可能造成的危害是本课题研究的重要任务之一。借助电压空间矢量脉宽算法，借助其控制思想，可以更好地解决这个问题。在研究本课题所涉及的内容时，借助一定的仿真软件辅助研究是极有必要的，MATLAB 软件，一款在仿真建模
6、和数据计算方面具有强大功能的软件，能够帮助我在课题研究仿真阶段节省大量时间和精力，能够便捷的构建出课题所需要的仿真系统模型，更重要的是能够正确反映出本课题所提出方案的正确性、有效性和可行性。关键词:空间矢量脉宽调制;变频器;中点电位平衡罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 22Research on Neutral-point Potential Control Methods of Three-level InverterAbstract：In a lot of reading a number of domestic and foreign references , the frequen
7、cy of the current domestic and foreign high-pressure areas of research and development have a general understanding. In view of the relevant information , based on the advantages and disadvantages of a variety of multi-level inverter , the advantages and disadvantages of a certain degree of understa
8、nding. Midpoint potential balance problem persists, the midpoint of this study in the diode clamp three-level inverter is one of the key issues can not be ignored . Analyze the causes and possible harm which produces one of the important tasks of this research . With space vector pulse width algorit
9、hm , with its control thought , can better solve this problem.In examining the contents of the issues involved , with some simulation software assisted research is extremely necessary , MATLAB software , a powerful software with simulation modeling and data computing can help me in the research phas
10、e simulation save a lot of time and effort , can easily build simulation model of the system needed to issue more important to be able to accurately reflect the correctness of the program, the effectiveness and feasibility of the proposed topic .Key words : space vector pulse width modulation(SVPWM)
11、;inverter; neutral point balancing control蚌埠学院本科毕业设计（论文） 331 引言自上世纪 50 年代从第一个晶闸管出现起，电力、电气及电子技术进入了高速发展的黄金时期。上世纪 90 年代至今的 20 多年中，电力电子技术、计算机技术、自动控制技术走上了高速发展的轨道，一场历史性的变革在电气传动技术领域展开。在石油、化工、矿业、交通等关系到国民经济和人民生活的领域，交流调速技术发挥着极其重要的作用。新的调速技术带来的是对节能环保等新理念的贯彻和实施，也是提升产品质量、改善流程工艺、推动技术发展的重要手段。变频调速因为具有优秀的调速和起制动性能，已经作
12、为国内外公认的最具发展潜力的调速方式而备受业内关注。同时其具有的高效率、高功率因数、节电效果好、适用范围大等杰出特点也被国内外各大公司所推崇。罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 442 绪论2.1 课题研究背景这些年来，变频技术的发展伴随着自动控制技术、电气自动化、电力电子技术等一系列相关技术学科的发展研究向前迈出了一大步，多电平变频器是目前变频技术研究中的热门。由于多电平变频器中每个元器件所承受的电压较低，使得变频器器件的耐压水平不需要很高，较低的开关频率使开关损耗也得到降低，多电平数使得输出波形变得良好。基于以上各种优点，石油化工、矿业开采、交通运输等各个领域广泛的应用到了高压大功率变频
13、器。再加上由于国外在高压变频技术上并没有发展到垄断的局面，国内在高压变频器的研究方面和国外基本处在相同的阶段，国家和国内许多高校都在高压变频技术上加强了研究，进行了较为深入的研究，取得了一些显著的成果，这表明在技术方面的投资是必要的极为有利的。因此，包括高压大功率变频器在内的变频器技术在国内有着极为惊人的市场和广大的发展前景。由于高压多电平变频器在新能源的开发利用中具有极为重要的作用，近年来，快且高效地制造和研究高压变频器显得愈发的迫切和重要，在众多变频器技术的科研项目中，国家在资源、资金、人员上的大力投入显示出进一步推动变频技术发展的强大决心，同时也期待在与国外相关技术的竞争中取得较为领先的
14、地位。多电平变频器的结构很多，由于NPC型逆变器的拓扑结构和控制方式具有简易、灵便、牢靠的特点，显而易见地成为了多电平大功率逆变器的主要研究方向。2.2 多电平变频器发展现状2.2.1 国内现状这些年来，多电平变频器的研究已经渐渐变成了一个热点，相应的产品也在逐渐投入实际应用。国内中高压变频调速市场具有极为深厚的潜力和及其宽广的市场，拥有极为广泛的应用前景，这吸引了国内的众多公司和研究所进入这个领域。大量人才和资金的涌入带来的是中高压变频技术的高速迅猛的发展，也象征着该领域光明的前景。2.2.2 国外现状目前，国际上很多著名的电气公司，包括西门子、ABB、GE、三菱、三星等公司都推出成熟产品。
15、这些大公司都采用先进的功率器件，新的拓扑结构，新的控制策略去追求更快的响应速度，更简单便捷的控制方法和更加优秀良好的调速性能。蚌埠学院本科毕业设计（论文） 552.3 课题研究意义近年来，变频器的应用越来越广泛的存在于生产和生活中，特别是其在交通运输，石油、采矿和电力系统中发挥着不可或缺的巨大作用，特别是在电力变换和交流电机驱动方面，有着不断增长的需求即对高电压和高功率逆变器的结构和性能有更高的要求。变频装置的使用可以节省能源，例如风机这一类负载，有功功率损耗大，残留动态扭矩转换功率损失基本上在非额定负荷下造成了很多不必要的电能损耗。同样，面对例如风机这一类负载，我们就可以用变频调速装置，根据
16、需要通过调节阀门开度或者挡板开度来调转速、调流量，这次过程中一部分损失也是不可避免的。此外，当今社会，能源消耗日益严重，世界各国都在竭尽全力打造低耗生活，力图减少环境污染，积极发展低碳节能经济，在这样的大前景下，采用更为先进的技术，即采用多电平变频器技术也当仁不让的成为了我们的第一选择。在传统的两电平逆变器的高压功率器件的驱动装置是很难直接向高电压变换，这是因为逆变装置能承受高压有限。在这种情况下，多电平逆变器已显示出其明显的优势,逆变器的总线电压变低：变频器中随着电平的数量的增加，每个器件的电压将降低，由于输出电平数的增加，优化了电压和电流波形，波形接近正弦波，谐波失真变量显著降低，功率因数
17、提高；为了提高输出功率，降低输出频率，有效地减少逆变器器件的开关损耗，提高了整个控制系统的效率。在此基础上，深入研究多电平，尤其是三电平是具有及其重要的意义的。本课题着重介绍并研究二极管箝位型三电平逆变器这一常见而又受到广泛运用的逆变器，针对其拓扑结构，分析了它的优缺点，并且结合其拓扑结构分析了器工作原理。该种逆变器的中点电位控制一直是受到广泛研究和讨论的话题，结合电压空间矢量脉宽调制算法对中点点位控制算法进行了进一步的优化。2.4 论文主要研究内容本文主要做了以下工作:分析了 NPC 型三电平变频器的拓扑结构和工作原理研究了 NPC 型三电平变频器的控制算法。利用 MATLAB 仿真工具，S
18、VPWM 控制中点电位平衡算法，通过计算机仿真验证了控制算法的有效性。罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 663 多电平变频器的拓扑结构随着对变频技术的研究的深入，很多多电频变频器的拓扑结构被陆续提出并投入应用。最常用的拓扑结构有以下几种：3.1 二极管中点箝位型拓扑结构这种类型的转换器拓扑结构是由两个在中间直流母线中点引线二极管，一般称为钳位二极管，通过二极管箝位增加，可以实现多电平输出，其结构如图 1-1、图 1-2所示。图 3-1 NPC 型三电平变频器的拓扑结构蚌埠学院本科毕业设计（论文） 77图 3-2 NPC 型多电平变频器的拓扑结构NPC 型逆变器主要具有以下特点:（1）开关频
19、率要求低 ;(2)电平数越多输出波形越接近正弦，电压失真度(THD) 小;(3) 单个功率开关承受的电压小，输出电平的 dv /dt 也大大减小;(4)可控制无功功率流。同时具有非常明显的劣势，体现在:(1) 箝位二极管的耐压要求较高，数量庞大。成本激增，使得线路安装困难；（2）功率器件的导通时间不同，负荷不一致;(3) 电压不平衡，控制很复杂。3.2 飞跨电容型多电平变频器拓扑结构该逆变器的主电路用飞跨电容取代箝位二极管，与二极管箝位电路工作原理近似，这罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 88种拓扑结构引入许多电容用来替换大量的箝位二极管。该逆变器在电平合成上具有更高的自由度和灵活性，其优
20、点是开关灵活，强大的保护功率器件，可以控制有功功率，还可以控制无功功率，适用于高压直流输电系统。但控制方法很复杂即存在如下缺陷:(1)箝位电容需求量大。一个 n 级的飞电容逆变器，每相桥臂是必需（N-1）x（n-2）/ 2 个箝位电容，直流侧电容器需要的分压器数为（n-1）个。(2)由于使用了大量的电容，使得产品的成本大大提高，同时也大大增加了产品的封装难度。(3) 难以实现复杂的控制方法，电容电压不易平衡。图 3-3 多电平飞跨电容型变频器拓扑结构蚌埠学院本科毕业设计（论文） 993.3 级联型多电平变频器拓扑结构该变频器拓扑结构的特点是其箝位功能需要每个基本单元都有一个独立的直流电源来实现
21、。这种变压器的体积大，成本高，很难设计。而且级联型多电平逆变器的独立直流电源结构难以实现四象限运行。级联型多电平变频器相比于传统中点箝位型结构还有如下优点:(1) 易于采用软开关技术，以避免笨重、耗能的阻容吸收电路;(2) 电平数越多，输出电压谐波含量越少;(3)不需要钳位二极管、箝位电容，易封装，模块化，并提供了极大的便利，为实际的安装，维修。级联型变频器三电平和五电平的基本拓扑结构如图 3-4 所示。（a ）三电平拓扑（b）五电平拓扑图 3-4 级联型变频器拓扑结构罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 10104 多电平变频器的控制方法PWM 的全称是 Pulse Width Modula
22、tion（脉冲宽度调制）在多电平变频器中是极为关键的关键技术，通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压从而影响变频器的性能优劣。其调制方法一般分为载波 PWM 调制和非载波 PWM 调制。4.1 SPWM 调制SPWM 调制方式采用的是以正弦波作为调制波，以三角波作为载波，调制后使得产生的 PWM 波形的各个脉冲的幅值相等，宽度按照正弦规律变化，因而面积等效，PWM 波就和正弦波等效，此种调制方式即为 SPWM 调制。4.2 SVPWM 调制空间电压矢量脉宽调制起源于电机的控制，进而发展产生了空间电压矢量的概念。主要是用三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆作为参考标准，适当
23、切换三相逆变器不同开关模式以形成 PWM 波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。蚌埠学院本科毕业设计（论文） 11115 二极管中点箝位型三电平逆变器的中点电位控制研究5.1 二极管中点箝位型三电平逆变器的拓扑结构极管中点箝位型三电平逆变器如图所示，在电路中，相对逆变器直流侧中点的参考电位 0，逆变器的输出电压除了两电平逆变器输出电压+Ud/2 和-Ud/2，还增加了第三个电平值 0。该结构采用了 12 个可关断功率器件和 6 个箝位二极管，在直流侧接有2 个等电容量的电容分别是 C1，C2，每个电容分担的电压为 Ud/2，并且通过箝位二极管的箝位作用，使每个开关器件上承受的电压限制在
24、一个电容电压（Ud/2）上，从而大大减小了开关器件的电压应力。图 5-1 二极管中点箝位型三电平逆变器与三相两电平逆变器不同，三相三电平逆变器也可以用开关变量 Sa、Sb、Sc 分别表示各桥臂的开关状态，不同的是这事 ABC 桥臂分别有三种开关状态从而Sa、Sb、Sc 为三态开关变量。如下表 5-1 所示。表 5-1 三电平（NPC）逆变器 A 相开关状态Uao Sa Sa1 Sa2 Sa3 Sa4+Ud/2 2 1 1 0 00 1 0 1 1 0-Ud/2 0 0 0 1 1罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 1212因此 A 相输出端 A 对电源中点 0 的电压 UA0 可以用 A 相
25、开关变量 Sa 结合输入电压 Ud 来表示输出线电压为整理即为与三相两电平逆变器相同，三相三电平逆变器可以定义逆变器的开关状态为（Sa,Sb,Sc） ,则三电平逆变器有分别对应着 19 个特定的空间电压矢量的 27 个开关状态，如图所示，并将矢量空间分为 24 个扇区。由图 5-2 可知，19 种空间电压矢量可分为长矢量，中矢量，段矢量和零矢量，分别对应着 1、2、3 个不同的冗余开关状态，如下表 5-2 所示daAOS21)(21badBOAB SUUcbaDCABS SU1021蚌埠学院本科毕业设计（论文） 1313图 5-2 电压空间矢量图表 5-2 开关状态5.2 三电平逆变器的电压空
26、间矢量调制三电平 SVPWM 调制通过判断空间矢量调制的位置，选择开关矢量合成，计算相应的开放时间。定义三相三电平逆变器的电压空间矢量调制比如下：开关状态Sa Sb Sc 电压矢量开关状态Sa Sb Sc 电压矢量S1 0 0 0 U0 S15 2 1 2 U6S2 1 1 1 U0 S16 2 1 0 U7S3 2 2 2 U0 S17 1 2 0 U8S4 1 0 0 U1 S18 0 2 1 U9S5 1 1 0 U2 S19 0 1 2 U10S6 0 1 0 U3 S20 1 0 2 U11S7 0 1 1 U4 S21 2 0 1 U12S8 0 0 1 U5 S22 2 0 0
27、U13S9 1 0 1 U6 S23 2 2 0 U14S10 2 1 1 U1 S24 0 2 0 U15S11 2 2 1 U2 S25 0 2 2 U16S12 1 2 1 U3 S26 0 0 2 U17S13 1 2 2 U4 S27 2 0 2 U18S14 1 1 2 U5 DDUm23*罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 1414式中在空间以角速度 旋转的电压矢量 的模长；*Uf2*U电压矢量 的模长。13U从图 5-2 中可以看出，三电平逆变器整个矢量空间的 24 个扇区可分成 6 个大的区间。则每一个区间包含 4 个小的扇区。旋转电压矢量 U*是由所在扇区的三个电压矢量，
28、 合成的。它们的作用时间分别为 ，且 。 为开关xUzy, zyxT, szyxT周期。现定义现在已第一个区间（060）为例，计算旋转电压矢量 U*处在扇区D1、D7、D13、D14 时 Ux、Uy、Uz 所对应的 X、 Y、Z 值。定义 m 的边界条件分别为 Mark1、M ark2、M ark3，如以下公式所示。yx zyssTXY、 、 Z1233/2cosin/63i/4sin33coiarkarkarkM d32蚌埠学院本科毕业设计（论文） 1515当调制比 mMark1，即旋转矢量 U*处于扇区 D1 时，U*是由 U0、U1 和 U2 三个电压矢量合成的，如图 5-3 所示。图
29、5-3 电压矢量合成图根据矢量合成原理，可以列出以下方程 1cos()cos23inin1XYmZA罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 1616解得当调制比 Mark1mMark2，即旋转矢量 U*处于扇区 D7 时，U*是由 U1、U2 和 U7三个电压矢量合成的，可以列出以下方程解得当调制比 Mark2m30Mark3，且 030，即旋转矢量 U*处于扇区D13 时，U*是由 U1、U13 和 U7 三个电压矢量合成的，可列出以下方程sin2co34isin12co3XmYZA1cos()s()cocos236ininin1XYZmZAA4sin13i2(co)sn13XmYMZAA1c
30、os()cos62sin1XYZmYZAA蚌埠学院本科毕业设计（论文） 1717解得当调制比 Mark2m30Mark3，且 3060，即旋转矢量 U*处于扇区D14 时，U*是由 U2、U7 和 U14 三个电压矢量合成的，可列出以下方程解得这样，在计算其他 5 个区间的 Tx，Ty，Tz 时，只要将上几式中的 值分别用-60，-120，-180，-240，-300来代替即可实现对整个矢量空间的计算。由此可得三电平逆变器主要有两个显著特点：sin12co34sisin2co3XmYZA31cos()cs()cos()cos26323iniinin1XYZmYZAAsin2co341sin2c
31、o3XmYZAA罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 1818（1）在同样的开关频率条件下 由多个电平台阶合成的输出电压正弦波形比传统两电平逆变器谐波少，输出电压波形好。（2）开关管的电压额定值为母线电压的 50%，高压变换器可以使用低压开关器件。可是三电平逆变器的控制策略极为复杂难以实现，而中点电位平衡问题会导致输出电压波形发生畸变，引起谐波增加，三电平的优势会因为三相电流输出的不对称而丧失殆尽。改进硬件结构和通过改变开关时序或控制矢量电压持续时间是两种具有代表性的解决办法。但是由于改进后电路极为复杂，控制效果也不是太理想，这两种方法也就难以实现。然而基于电压空间矢量调制策略的控制思想能够做
32、到在不增加硬件电路的基础上实现对中点点位的控制，这是本篇课题研究讨论的重点。5.3 三电平电压空间矢量调制及中点电压不平衡原因在传统三相两电平逆变器中，电压空间矢量的个数为 2 的 3 次方 8 个。根据三相两电平逆变器电压空间形成原理，其电压矢量合成图如图 5-4 所示，表 5-3 是它的每相开关状态表，总共有 27 个合成量。三电平逆变器电压矢量除了 ppp,ooo 和 nnn 是零矢量外其他可分为长矢量，中矢量，短矢量；分别有 12 个短矢量，6 个中矢量以及 6 个长矢量。蚌埠学院本科毕业设计（论文） 1919表 5-3 各相开关状态表开关状态开关符号Sx1 Sx2 Sx3 Sx4电压
33、值pon ON OFF OFFON ON OFF OFF ON ON OFF OFF ONUdc/20-Udc/2图 5-4 电压矢量合成图三相电压合成机理由图得知：三个相邻的电压空间矢量可以合成任意时刻的三相电压 Ua、Ub 和 Uc，当电压矢量沿某一方向旋转时，空间矢量会变换有效状态以产生连续的三相电压。从以上分析，三电平逆变器的每个阶段的三个开关的状态，即 P，0和 N。例如：pon 表示 Ua=Udc/2,UB = 0，UC = - UDC / 2，和 PON 的电压矢量，B 直接输出到 NP 的点，因此，会影响中性点电压平衡。下表 5-4 总结了对中点电流 inp 与电压平衡有影响的
34、电压矢量。从表中可以看出，中短矢量都将影响三电平逆变器的中点电压平衡，但由于正负短矢量产生的中线电流方向恰好是相反的，且它们是成对出罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 2020现的，因而相互抵消，不影响中点电压平衡。而中矢量，因为他是一个 NP 相接入点，使线电流，中性点电压将受到的冲击载荷，是电压不平衡的根本原因。但是每个阶段的长矢量直接连接到总线的正的或负的一端，所以它不是一个线电流，它不会影响中性点电压平衡。表 5-4 中点电流 inp 与电压平衡有影响的电压矢量正短矢量 inp 负短矢量 inp 中矢量 inponn ia poo -in pon ibpoo ic oon -ic o
35、pn ianon ib opo -ib npo icopp ia noo -ia nop ibnno ic oop -ic onp iapop ib ono -ib pno ic5.4 中点电压平衡空间电压矢量控制原理及算法定义三电平逆变器合成空间参考电压矢量如下：式中 Ua、Ub 和 Uc输出三相电压；Upn=合成电压模值；m系数，是 SVPWM 的调制度；因为三相三电平的对称性，在分析中只考虑 的情况。在每一实时采样中，任一参考电压可以由与它相邻的三个电压矢量合成。根据不同的域的参考电压合成，可以分为四个不同的三角形面积对中性点电压平衡问题进行研究。如下图所示，首先考虑外部小三角形参考电压
36、的合成。对于图 5-5 中的阴影部分的参考电压合成表达式如下式中 DSO短矢量的占空比，Dso=t so/Ts；2/32/3ab2(U)3pmjtjjcREFeeAAREFSOMLUDU蚌埠学院本科毕业设计（论文） 2121DM中矢量的占空比， DM=tM/Ts；DL长矢量的占空比， DL=tL/Ts。图 5-5 外部小三角形参考电压矢量合成根据平行四边形法则可知可得中线电流在外部小三角形区域由两个因素决定即一个不可调节的中矢量和一个可调节的短矢量。其中在 DSO 器件，可以通过正（onn）和负（ poo）短矢量来调节中线电流。所以，短矢量 USO（onn）的占空比可以表达为（ 1+mso）D
37、SO/2；而短矢量USO（poo）的占空比可以表示为（1-mso）DSO/2。其中 mso 正或负短矢量的调制度2sin(0)61MLSOLDmA2sin1si()6i2MLSODmA罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 2222mso-1,1。因此中线电流可以用下式表示 中线电流的大小和方向可以通过调节 mso 来控制从而做到平衡中点电压。然而负载电流和占空比还是会影响到中线电流，制约中点电压的平衡。在如图 5-6 的中部小三角形参考电压的矢量合成中，中点电压的平衡可以通过两个不同方向的短矢量来进行调制。图 5-6 中部小三角形参考电压矢量合成它的参考合成矢量可以表示为0NPMbSaiDim
38、i011REFSMSOUDU蚌埠学院本科毕业设计（论文） 2323同时因此该区域的中线电流可以表示为式中 ms0 和 ms1短矢量的调制度。由上式可知，由于两个可调节的短矢量存在，在该区域中点电压容易达到平衡。下图 5-7 为内部小三角形区域参考电压合成矢量图。图 5-7 内部小三角形区域电压矢量合成031SjdcjMcjREFUeUeA01()NPMbSOaSciDimiDi罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 2424该区域的合成参考电压可表示为式中 U0零矢量电压。因此根据平行四边形法则，它的占空比为中线电流为中线电流只含有可以调制的短矢量使得内部区域的参考电压矢量更有利于中线电流的调节
39、并且有利于平衡中点电压。但是，它的电压矢量幅值很小，电压利用率不高，该区域只适用于刚启动或瞬态时。总而言之，改变 可以调节输出频率；输出电压大小可以通过改变各占空比 D 进行调节，中点电压平衡的控制则需要通过调节短矢量占空比来实现00REFSMUDU102sin()3sisi()SDmA01NPSOaScimDii蚌埠学院本科毕业设计（论文） 25256MATLAB 仿真设计与结果6.1MATLAB 仿真软件MATLAB 是一款用于分析设计和复杂计算的科学计算软件，从 1984 年至 1997 年不断推出了各个试用版本。2001 年年初， MATLAB 的正式版本发型，收到了领域内一致好评。随
40、着版本的升级和变化，不断丰富和拓展内容，软件的功能越来越强大，获得了越来越广泛的应用。 。这些年来，Mathworks 公司加强了该软件在系统仿真和实时运算方面的性能，使的 MATLAB 软件拥有了更为宽阔的发展和应用前景。MATLAB 意为矩阵实验室，是一种交互式的程序语言，具有强大的扩展性，应用范围宽广。MATLAB 正向着公式推导、系统仿真和实时运算等领域发展。在国内外各大理工科院校中，MATLAB 仿真软件的作用越来越重要，尤其是在注重数值计算的电气和信息类学科中，已经成为必备的研究工具之一。罗曦：三电平变频器的中点电位控制研究 26266.2 仿真系统结构根据本文上述算法，通过 MATLAB 仿真软件可搭建如下图 6-1 的三电平逆变器仿真模型，该模型包括主电路，电压矢量采样，SVPWM 控制和负载电路等部分。图 6-1 电平逆变器仿真模型图 6-2 扇区判断模块
