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三电平逆变器SVPWM过调制控制策略研究
摘要：
在工业应用中，三电平逆变器逐渐成为了一种全功能的电力电子设备，其在汽车、风力发电、太阳能发电等领域都有着广泛的应用。本文对于三电平逆变器中的一种控制策略--过调制控制策略进行了研究。通过对过调制控制策略的原理、实现方法及其优缺点进行详细的探讨，可以有效地提高三电平逆变器的效率和性能。
关键词：三电平逆变器；过调制控制；SVPWM；效率优化
一、引言
三电平逆变器是一种新型电力电子设备，由于其低谐波、高效率以及可靠性等特点，近年来被广泛应用于各个领域。而过调制控制策略是三电平逆变器中一种重要的控制策略，该策略可以有效控制逆变器的输出电压波形，从而提高逆变器的效率和性能。因此，对过调制控制策略的研究，具有重要的实际应用意义。
二、过调制控制策略的原理
过调制控制策略是一种基于SVPWM（SpaceVectorPulseWidthModulation）控制策略改进而来的控制策略。其原理主要是通过控制逆变器的开关状态，使其产生超过正常调制比例的控制信号，从而实现对逆变器输出电压的控制。在过调制控制策略中，当输入电压的幅值小于逆变器直流电压时，逆变器的动态响应速度更快，因此可以产生更接近正弦波的输出电压波形。
三、过调制控制策略的实现方法
过调制控制策略实现的关键在于控制逆变器的开关状态。基于SVPWM控制策略的过调制控制策略中，需要计算出三相电压矢量的大小和方向，然后通过交错PWM技术对其进行分解，最后控制逆变器的六个开关管的动态状态。具体实现过程如下：
（1）计算三相电压矢量的大小和方向
在过调制控制策略中，需要确定三相电压矢量的大小和方向，计算公式如下：
Ua=(sqrt(3)/2)*Umax*sin(wt+δ)
Ub=(-sqrt(3)/2)*Umax*sin(wt-π/3+δ)
Uc=0.5Umax*sin(wt+π/3+δ)
其中，Ua、Ub、Uc为三相电压，Umax为变换器直流电压，wt为基波角频率，δ为过调制系数。
（2）交错PWM技术对三相电压矢量进行分解
在SVPWM控制策略中，需要通过交错PWM技术对三相电压矢量进行分解，将其分解为6个向量，具体公式如下：
Ta=(2/3)*Va–(1/3)*Vb–(1/3)*Vc
Tb=(2/3)*Vb–(1/3)*Va–(1/3)*Vc
Tc=(2/3)*Vc–(1/3)*Va–(1/3)*Vb
T0=(1/3)*Va+(1/3)*Vb+(1/3)*Vc
Th1=Ta+T0
Th2=Tb+T0
Th3=Tc+T0
（3）控制逆变器的六个开关管的动态状态
最后，通过对六个开关管的动态状态进行控制，实现对逆变器输出电压的控制。
四、过调制控制策略的优缺点
（1）优点
过调制控制策略可以减小逆变器输出电压的谐波含量，从而降低了电机的噪声和电磁干扰，有利于提高电机的效率和性能。此外，过调制控制策略具有计算量小、动态响应速度快、输出波形质量高等优点。
（2）缺点
过调制控制策略存在过大的峰值电压问题，这可能会导致逆变器和电机的损坏。此外，过调制控制策略的复杂度较高，对控制算法和控制硬件的要求比较高。
五、结论与展望
基于SVPWM控制策略的过调制控制策略是一种用于控制三电平逆变器输出电压波形的重要策略。其可以减小逆变器输出电压的谐波含量，降低了电机的噪声和电磁干扰，有利于提高电机的效率和性能。不过，该策略的复杂度较高，需要进一步提高控制算法和控制硬件的水平。未来，可以考虑将过调制控制策略与其他控制策略相结合，以实现更好的控制效果。