摘 要：为了解决三电平逆变器的控制方法相对比较复杂的问题，采用一种非正交 120o坐标系的电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法，简化了三电平逆变器的电压空间矢量运算，并且建立了 MATLAB软件的仿真平台，通过仿真验证了该算法的有效性。
　　关键字：三电平逆变器；SVPWM；算法；KL坐标系
　　0 引言
　　中点箝位式三电平逆变器相对于传统两电平逆变器具有明显的优势，但不足之处在于：三电平电压逆变器需要更多的开关器件，控制较为复杂以及中点电压波动。本文采用了一种新的坐标系以简化SVPWM算法，更简便的判断出空间矢量所在扇区。
　　1三电平中点箝位式逆变器的结构[2]
　　根据目前较为流行的中点箝位式三电平逆变器的结构分析可知三电平逆变器的空间矢量
　　式中i1，j1分别为直角坐标系下的单位矢量，输出电压有三种形式 。
　　2基于KL坐标系的SVPWM算法
　　2.1坐标变换和分解
　　在直角空间坐标系中，考虑到三电平基本空间矢量图为正六边形，故可采用非正交120o 坐标系即KL坐标系[1]，进行参考电压矢量的合成及基本矢量作用时间的计算，以A相绕组的轴线方向为L轴，以B相绕组的轴线方向为K轴，设定L轴和K轴方向的单位矢量分别为i2，j2，于是空间矢量Ur在KL坐标系下可以表示为
　　由上式知，在KL坐标系下，空间矢量Ur在L轴和在K轴的投影分别为
　　2.2空间矢量合成
　　图1给出了KL坐标系下三电平逆变器的空间矢量示意图[1]，图中l1、l2、l-1、l-2（k1、k2、k-1、k-2）分别平行于B（A）轴，l0（k0）与K（L）轴重合，这在KL坐标系下同一条斜线上的每个点在L（K）轴投影相等，，于是它们可以用简洁的数学是表达为
　　以第一象限为例，平行于K轴的斜线l1、l2与平行于L轴的斜线k0、k1相交形成菱形，这个菱形包含两个特征三角形，称上面的特征三角形为Ⅰ型，称下面的特征三角形为Ⅱ型，如图2所示。
　　化简Ur落入该菱形应满足的条件，得
　　假如Ur落入特征三角形Ⅰ型内部，还必然满足
　　可得
　　由以上公式可以判断出在KL坐标系下空间矢量Ur落入的特征三角形，进而确定Ur将由哪些矢量合成。
　　2.3区域内矢量作用时间
　　假如Ur落入特征三角形Ⅰ型内部，它将由U10，U11，U21合成，根据矢量合成原则可以求解出作用时间，将此方法推广至其它各特征三角形得到第一扇区的简化计算时间得表1[1][3] 。
　　3实验研究
　　为了验证基于120o坐标的三电平逆变器SVPWM方法的正确性，采用MATLAB软件进行仿真。三相负载参数为：电阻R=1Ω，电感L=1mH，直流侧电容C1=C2=1000uF，直流电压Ud=600V，仿真结果给出了采样频率为1kHz、系统输出频率为50Hz时的运行波形。
　　4结论
　　本文详细论述了基于120°坐标系的三电平逆变器空间电压矢量调制的原理，该方法的特点是能够将SVPWM算法简化，可方便地求出参考电压矢量落入的矢量三角形和计算各个基本矢量的作用时间，与传统SVPWM算法相比，不需要进行复杂计算。仿真结果证明了该算法的正确性和有效性，可扩展应用到更多电平的逆变器上。
　　参考文献
　　[1]刘昊，肖湘宁，刘宝志，孔圣立.一种非正交坐标系下N电平逆变器SVPWM的研究[J].华北电力大学学报，2004，31（4）：24-28.
　　[2]陈国呈.PWM逆变器技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2007.203-209.
　　[3]张朝艺，阮毅，刘旭.一种三电平逆变器SVPWM简易控制算法[J].电机与控制应用，2008，36（8）：19-23.
　　[4]宋文祥，陈国呈，武慧，孙承波.一种具有中点电位平衡功能的三电平空间矢量调制方法及其实现[J].中国电机工程学报，2006，26（12）：95-100
　　[5]Shrivastava，LeeH.Comparison of RPWM and PWM Space Vector Switching Schemes for 3-Level Power Inverters[C].Vancouver：Proceedings of the IEEE PESC，2001.138-145.
　　王淑靜（1988-）、女、汉族、江苏徐州人、讲师、硕士、研究方向：电机控制。