Page 40 - 电力与能源2024年第一期

34 郑智威，等：计及中性点电位均衡的 VIENNA 型整流器简化空间矢量调制方法

用 ，会引起 C 1 充电、C 2 放电 ，从而提高中性点电
位；而负向的小矢量作用引起的 C 1，C 2 充放电状态
与正向的小矢量相反，从而降低中性点电位。因
此只要控制正向小矢量和负向小矢量的作用时
间，就可以实现对中性点电位的实时控制。
当电流极性处于第 II 扇区，且期望电压矢量

位于二电平平面的第一扇区时，可以通过电压矢
量 U 1 （1 0 －1），U 2 （1 1 －1）及“ 零 矢 量 ”U 0 （1 1
0），（0 0 －1）来合成，根据七段式 SVPWM 调制
图 5 三电平电压矢量扇区分布
方 法 ，此 时 功 率 开 关 管 的 开 关 状 态 应 该 是 001，
算公式如式（1）所示。三电平转二电平示意如图 6 000，010，110，010，000，001，如图 7 所示。
所示。大扇区及对应基础矢量如表 1 所示。
{ U α = U ' α - U αb （1）
*
*
U β = U ' β - U βb

图 6 三电平转二电平示意 图 7 VIENNA 型整流器七段式 SVPWM
表 1 大扇区及对应基础矢量
ì 1 ( e > ΔU )
ï ï
扇区 电流 U αb U βb ï
ï ï ï 1
m = í
I i a >0，i b <0，i c <0 U dc /3 0 (-ΔU < e < ΔU，e = U c1 - U c2 )
ï ï ΔU
II i a >0，i b >0，i c <0 U dc /6 3 U dc /6 ï
ï
ï ï -1
III i a <0，i b >0，i c <0 -U dc /6 3 U dc /6 î ( e < -ΔU )
（2）
IV i a <0，i b >0，i c >0 -U dc /3 0
V i a <0，i b <0，i c >0 -U dc /6 - 3 U dc /6 ì 1 + m
ï ï t 0 + = t 0
VI i a >0，i b <0，i c >0 U dc /6 - 3 U dc /6 ï ï 2
í （3）
ï ï 1 - m
ï ï t 0 - = t 0
3 直流母线中性点电位均衡控制 î 2
由图 7 可见，在一个开关周期中，小矢量动作
与二极管箝位式多电平变换器需要保持中性 时间 t 0=t 0+ +t 0－。因此，正向和负向的小矢量作用
点电位均衡类似，在 VIENNA 型整流器拓扑结构 时间可以由公式（2）中表示的调整系数 m 来改变，
中，也需要对直流母线侧的中性点电位进行均衡 从而使中性点电位维持均衡状态，并且能够对中性
控制。因为电压不对称会带来偶次谐波，使得注 点电位进行实时控制。在一个开关周期中，小矢量
入电网的电流谐波分量显著增加。同时，当电压 作用总时间保持不变，但正向、负向小矢量分别作
偏离严重时，会增加电容和功率开关器件的电压 用时间会依据直流母线上、下电容电压偏差来进行
应力，这不利于系统稳定运行 ［12］ 。 修正，通过设置∆U 即可控制中性点电位脉动。

前面的分析表明，在同一电流极性下，不同电
4 系统控制方案
压矢量对直流母线侧电容 C 1，C 2 的充放电过程存
在差异。大、零矢量对中性点电位脉动没有影响； 对三相电压、电流分量进行 Clarke 与 Park 变
正向的小矢量则对中性点电位脉动有明显的作 换，生成两相同步旋转坐标系下的交直轴分量。