在光伏發(fā)電技術(shù)日趨成熟的今天，三電平逆變電路已經(jīng)成為逆變設(shè)備的首選結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的兩電平逆變電路相比，主要有能夠承受高電壓、電壓電流上升率低等優(yōu)點[1]。在眾多的控制策略中，SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）具有調(diào)制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等特點，因而SVPWM控制方式受到了人們的普遍關(guān)注[2]。但傳統(tǒng)三電平SVPWM算法是把電壓矢量空間等分成6個大扇區(qū)，每個扇區(qū)又分成4個小三角形扇區(qū)，利用基本矢量在小扇區(qū)中計算出矢量作用時間，根據(jù)矢量切換點的切換條件在24個小三角形之間進行切換，計算較為復(fù)雜。本文尋找到一種新的簡化的SVPWM，把每個大扇區(qū)分成2個直角三角形[3]，這樣就極大減少了計算量，并將該算法在已有的10 kW的三電平光伏逆變器上實現(xiàn)，得到很好的并網(wǎng)電流波形。
1 三電平逆變器
    二極管中點箝位式三電平逆變器主電路如圖1所示。通過對三電平逆變器拓撲分析可知，三相三電平輸出電路可以得到33=27種開關(guān)組合，對應(yīng)27組不同的電壓狀態(tài)組合。定義電壓空間矢量為：

    由三電平逆變器空間電壓矢量分布圖可知，其有6個扇區(qū)，每個扇區(qū)之間相差60°。根據(jù)歸一化的思想，將每個扇區(qū)都順時針旋轉(zhuǎn)與第一個扇區(qū)重合便可得到相應(yīng)的矢量分配時間和作用順序。
    分析中點電位的波動原理可知[6]，中點電位的偏移是由小矢量和中矢量引起的。在一個扇區(qū)內(nèi)，小矢量的不對稱出現(xiàn)會引起中點電位偏移；中矢量對中點電位的影響比較復(fù)雜，在一般的電機控制中存在功率因素角，在電網(wǎng)和電機之間存在能量雙向流動，負載不對稱，致使中矢量引起中點電位偏移。而在光伏逆變器要求功率因素為1，不存在與電網(wǎng)之間的能量雙向流動，所以在三電平并網(wǎng)逆變器中采用中矢量不會影響中點電位平衡。這就省去了對中點平衡的控制，有利于軟件的編程。
3 簡化算法的實驗及結(jié)論
    為了驗證以上所提出的算法，首先在MATLAB環(huán)境下用S函數(shù)建立了此三電平逆變器的閉環(huán)仿真模型[7]，得到閉環(huán)輸出的電流波形如圖3所示，從上到下依次為R相、S相、T相?？梢钥闯鲈诖怂惴ㄏ履墚a(chǎn)生平滑的電流波形，驗證了算法里的可行性。

    在實驗室已有的三電平逆變器上實現(xiàn)該算法。此三電平逆變器主電路采用兩級變流結(jié)構(gòu)[8]，前級是雙BOOST升壓電路，后級為二極管中點箝位式三電平逆變電路，采用LC濾波，控制電路以TMS320F2808和CPLD EPM-1270T144C5N為核心的。其中母線支撐電容總大小為620 μF，逆變電感為0.8 mH，濾波電容為10 μF。
    以Topcon的太陽能光伏模擬器作為輸入源，輸入最大功率為5 kW，測得實際的實驗并網(wǎng)電流波形如圖4所示。測得的中點電壓波動如圖5所示，從上到下依次為母線電壓、中點電壓和T相電流，母線電壓穩(wěn)定在有效值721.27 V，中點電壓穩(wěn)定在有效值358.66 V，中點電位波動很小。測得的逆變電感之前的三相電壓波形細節(jié)圖如圖6所示，從上到依次為T相電壓、S相電壓和R相電壓，從圖中分析可知開關(guān)變化為000→-101→-111→-101→000，由此可以確認本文使用的是五段式，并且起始矢量都是從000開始。

    經(jīng)以上分析可見，采用簡化的SVPWM后，光伏逆變器輸出較為理想的并網(wǎng)電流波形且中點電位波動很小，從理論和實際上都驗證了該算法的可行性。
參考文獻
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