电压矢量与中点电流的关系探析

如上所述，三电平逆变器有四类空间电压矢量，这四类空间电压矢量中，三个零矢量工作时，直流母线电容并不向负载供应电流，所以不存在中点电压的波动问题。6个大矢量工作时，直流母线串联电容同时向负载放电，充电也是同时进行，所以在此两种情况下，直流母线电容的工作状态均与两电平逆变器相类似，两组电容电压不会因逆变桥工作状态的组合不同而造成其电压出现大的偏差。但当六个小矢量的12个开关组合以及六个中矢量工作时，情况就不同了，见表4-9。

表4-9 开关状态对中点电位的影响

图4-18 矢量组合及电流流向对中点电压的影响

a）、d）中矢量 b）、c）、e）、f）小矢量(www.xing528.com)

图4-18所示为各种矢量组合及电流流向对中点电压影响的示意图。图4-18a和图4-18d是中矢量作用时负载和直流母线间的能量流动，两个图中的电流流向不同；图4-18b和图4-18e是小矢量作用且上组电容单独工作时负载和直流母线间的能量流动，两个图的电流流向不同；图4-18c和图4-18f是小矢量作用且下组电容单独工作时负载和直流母线间的能量流动，同样两个图中的电流流向不同。从图中的开关组合及电流的流向可以看出，图4-18a～图4-18c中，电容C_U充电，电压升高，电容C_L电压降低，所以中点电压将会降低；而图4-18d～图4-18f中，电容C_L充电，电压升高，电容C_U电压降低，所以中点电压将会升高。

在实现三电平SVPWM算法时，不同电压矢量、不同开关状态的组合会对直流母线的两组串联电容电压造成不同的影响，中点电压会产生变化。又由于控制算法的对称性，这种变化会呈现周期性，放电多的电容在各个调制波的输出周期中一直放电多，几个周期的累积，会造成一组电容无电压，所有直流母线电压全部压在另外一组电容上的情况，会导致电容的过电压击穿，所以必须对中点电压进行控制。中点电压的变化必定影响电流，各种开关状态对中点电流的影响见表4-10，i_NP为中点电流，i_a、i_b、i_c为中点电流属于哪一相的电流。

我们知道，三电平逆变器的三电平电路中，小矢量往往是成对出现。如果电动机绕组中电流流向不变，任何一个小矢量中的两个开关状态组合对中点电压的影响正好相反，所以只要使它们成对出现，而且所对应的工作时间相同，正负相消，即可控制中点电压。中矢量没有小矢量这种反作用的功能，所以它们对中点电位的影响的作用就只好用作用相反的小矢量来消除。

表4-10 各开关状态对中点电流的影响