两电平三相逆变器控制方法 黄洋 （上海大学 机自学院） 摘要：目前三相逆变器的控制方法主要采用的是 PWM 控制，根据两电平三相逆变器的工作原理，经过比较， 选择空间矢量 PWM 控制。了解其控制原理，通过合理地选择、安排开关变量(开关器件的通断状态)的转换 顺序和通、断持续时间，利用特定位置的电压空间矢量和零矢量合成任意空间矢量，可以调控三相输出电 压的大小和相位，以实现两电平三相逆变器的 PWM 控制。 关键词：空间矢量 PWM 控制 ；三相逆变器 Control methods of two-level and three-phase inverter Huang yang (Shanghai University) Abstract: At present, the three-phase inverter’s control methods mainly adopt the PWM. According to the two-level and three-phase inverter’s working principle, we choose the Space-vector PWM. After understand its control principle, we can control and adjust the amplitude and phase of three-phase output voltage, which used specific position voltage space-vector and zero-vector to synthesize arbitrary space-vector by select and arrange the switch variables (Switch devices’ On-Off states) reasonably. Therefore, we can achieve the control of two-level and three-phase inverter. Key words: Space-vector PWM; three-phase inverter 1 引言 逆变器是一种将直流电压变换成交流电压的装置。依据不同的分类规则，逆变器有多种 分类方式。根据直流环节直流电源性质的不同，可以分为电压源型和电流源型；根据相数又 可以分为单相、三相和多相；另外根据逆变器的主电路结构又可以分为简单两电平逆变器、 多电平逆变器和多重化逆变器。 PWM 技术可以用于电压型逆变器，也可以用于电流型逆变器，它对逆变技术的发展起了 巨大的推动作用。它具有以下显著优点: (1)电路简单，只用一个功率控制级就可以调节电压和频率。 (2)可以使用不可控整流桥，使系统对电网的功率因数与逆变器输出电压值无关。 (3)可以同时进行调频、调压，与中间直流环节的元件参数无关，系统的动态响应速度 快。 (4)可以获得更好的波形改善效果。 正是由于这些优点，使 PWM 技术在当今逆变器控制领域占据了绝对的主导地位。 2 三相逆变器简介 

目前比较流行的两电平三相逆变器是两电平电压型三相逆变器，它的主电路结构为桥式 拓扑，电路图如图1所示， 图1 两电平电压型三相逆变器主电路图 如上图所示，有三个桥臂，每个桥臂上下两个开关管不能同时导通，且任意时刻都有三 个开关管同时导通。当T1导通T4关断时，节点A接于直流电源正端，Van=Vd/2;当T4导通T1 关断时，节点A接于直流电源负端，Van=-Vd/2。同理，B和C点也是根据上下管导通情况决定 其电位的。每相输出相电压有两个电平，其它两相情况相同，因此这种结构的逆变器也称为 三相两电平逆变器。 3.三相逆变器PWM控制方法 两电平的三相逆变器PWM控制目前应用比较广泛的是SPWM控制和空间矢量PWM控制。采用 SPWM控制时，输出的波形好，但是开关频率高，开关损耗大，且直流电压利用率较低（<0.612）； 而采用空间矢量PWM控制时在不很高的开关频率时也能较显著的改善输出电压波形，又能保 持较高的直流电压利用率（>0.707）。所以本文主要讲的控制方法就是空间矢量PWM控制。 3.1 三相逆变器电压空间矢量PWM控制原理 图1所示的两电平三相逆变器实际上共有8种开关状态。定义三相的开关函数分别为Sa， Sb，Sc。 当A相桥臂T1导通T4关断时Sa=1，当T1关断T4导通时Sa=0; Sb，Sc的定义同Sa。用 三 相 开 关 函 数 的 组 合 可 以 表 示 8 组 开 关 状 态 的 控 制 字 ， 分 别 为 0(000), 1(001), 2(010),3(011), 4(100), 5(101), 6 (110), 7(111)。 设三相交流系统各相电压为：vANωt =Vlmcosωt vBNωt =Vlmcos ωt−120。 vCNωt =Vlmcos ωt−240。 (1) 其中Vlm为相电压基波幅值。(1)式中三个相电压瞬时值可以用一个以角速度ω=2πf 

0 vANvBNvCN VdVq =23 1 −12 −12 32 − 32 在空间旋转的电压矢量V=Vd+jVq在A、B、C各相轴线上的投影表示。经过计算可以得到： (2) 式（2）即为三相A、B、C 变量变成两相d、q 变量的变换式。 以上每一种开关状态对应一组确定的A、B、C 各相电压和线电压瞬时值。但 是，在0(000)和7(111)，即三个桥臂下管全部导通和上管全部导通时，三相逆 变器的输出电压为零，称为零态，对应的矢量V0 和V7 为零矢量。其余六个 V1,V2,V3,V4,V5,V6 为非零矢量。根据开关变量的定义，可以得到线电压与开关 (3) 函数的关系： VABVBCVCA =VD 1 −1 0 1 −1 0 −1 0 1 SaSbSc