3相3級逆變器實現(xiàn)中心對齊SVPWM的方法

摘要
　　空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）廣泛用于3相逆變器控制系統(tǒng)。SVPWM MCU實現(xiàn)的最有效方法是中心對齊PWM，因為MCU中的PWM模塊可輕松產(chǎn)生中心對齊PWM。本文將討論SVPWM實現(xiàn)方法，并介紹一種輕松實現(xiàn)中心對齊SVPWM的方法，其適合于片上PWM模塊。
　　1 引言
　　SVPWM廣泛用于3相逆變器控制系統(tǒng)，原因是它比正弦脈寬調(diào)制（SPWM）擁有更高的DC側電壓利用效率。盡管SVPWM具有許多優(yōu)勢，但是它難以實現(xiàn)。最難的因素是計算每個功率開關的占空比，以及確定每個開關周期的矢量扇區(qū)和脈沖序列。許多文章都介紹了3相2級逆變器的占空比計算方法，并且我們可以使用許多方法來計算出矢量序列（例如，中心對齊方法，它可以在MCU平臺中輕松地實現(xiàn)）。
　　為了改善3相逆變器的系統(tǒng)效率，3級或者多級逆變器正變得越來越流行。相比2級逆變器，3級逆變器擁有更多的功率開關（最多可達12個）；這就意味著，3級逆變器比2級逆變器擁有更多的矢量扇區(qū)。因此，相比2級逆變器，3級逆變器SVPWM的占空比計算和矢量計算更加復雜。
　　本文［1］介紹了一種計算矢量扇區(qū)的簡單方法。計算過程總共只有2步，第1步把整個矢量分為6個主要扇區(qū)。這一步與2級逆變器的扇區(qū)計算方法非常類似。第2步，把基準扇區(qū)重新定位至這6個扇區(qū)之一中，然后把這個主扇區(qū)分為6個子扇區(qū)。這種計算方法可用于2級逆變器，用于確定有效矢量和計算其停頓時間。但是，我們還沒有討論每個開關周期的矢量序列，并且占空比計算方法很難在MCU應用中實現(xiàn)。本文［2］把相同方法用于計算矢量。重新定位的零矢量作為2級逆變器的零矢量，則得到的矢量序列與2級逆變器一樣。在實現(xiàn)過程中，MCU用于產(chǎn)生序列信號，并把外圍邏輯電路用于每個功率開關的已實現(xiàn)PWM生成。我們并未介紹沒有外圍邏輯電路且適合于MCU實現(xiàn)的方法。
　　SVPWM MCU實現(xiàn)的最有效方法是中心對齊PWM，因為MCU的PWM模塊可輕松地產(chǎn)生中心對齊PWM。本文將基于［1］和［2］所述方法，討論SVPWM實現(xiàn)，并介紹實現(xiàn)中心對齊SVPWM的一種簡單方法，其適合于片上PWM模塊。
　　2 3相3級逆變器的基本SVPWM原理
　　圖1顯示了中點箝位（NPC）型3相3級逆變器的硬件拓撲。
　　
　　圖1 NPC 3相3級逆變器的硬件拓撲
　　圖1中，共有3個NPC腿（R、S和T）；每個腿包括4個功率開關。每個腿的4個功率開關必須在兩個補償對中得到控制。Qx1、Qx3（x = R，S，T）為一個補償對，Qx2、Qx4為另一對。因此，對于每個腿而言，它可通過4個功率開關輸出3個不同相位的電壓狀態(tài)。