解决5.1.3中点电压平衡问题的更多方法

中点电压平衡问题是三电平逆变器存在的特殊问题，上一章已经做了详细的讨论，这里介绍一些简便的解决方法。

1.计算方法

设图5-1逆变器直流侧两个电容，C₁=C₂，则逆变器电容电压和逆变器中点输出电流之间符合如下关系：

式中 i_O——中点流出的电流。

假设三电平逆变器的三相开关函数为S_a，S_b，S_c

S_a，S_b，S_c∈{0，1，2}

定义函数S_a（I）

同样定义S_b（I）、S_c（I），则在某瞬间中点电流和开关函数、三相电流的表达式为

i_O=i_aS_a（I）+i_bS_b（I）+i_cS_c（I） （5-4）

这样，在一个开关周期内，根据式（5-2）、式（5-4）以及前章计算占空比的公式，就可以得到中点电压偏差和零序分量的关系，计算出最优的开关状态和开关序列。(www.xing528.com)

2.两电平法^[10]

两电平法实际是上一章简化算法的具体化。设参考电压位于扇区Ⅰ的B小区（见图4-8），将图5-3a中u₇、u₁₃、u₁₂、u₆、u₀、u₂围成一个正六角形，如图5-3b所示，相当于一个两电平空间矢量图，u₁为0位置，参考矢量u_ref处于扇区Ⅰ，得出新的参考矢量u_ref^*，u_ref^*=u_ref-u₁，于是u_ref^*由u₁、u₁₃、u₇合成，也就是输出的电压矢量，其作用序列为

（0-1-1）→（1-1-1）→（10-1）→（100）

作用时间为t_1N→t₁₃→t₇→t_1P

图5-3 三电平逆变器空间矢量图和u_ref的修正

前面说过，大矢量对中点电电波动无影响；中矢量会导致中点波动，且对中点电位的影响是不可控的；而小矢量存在着冗余开关状态，冗余开关状态能得到相同的输出电压，但对中点电电的影响是截然相反的，负小矢量使直流侧电容C₁放电，C₂充电，中点电位将上升：正小矢量使C₁充电，C₂放电，中点电电下降。

据此，小矢量应作时间的调整。小矢量u₁对应正、负冗余开关状态的作用时间为t_1P，t_1N，t_1P+t_1N=t₁。引入控制因子f（-1≤f≤1），使

根据中点电压的波动情况相应地改变控制因子f的大小，即重新分配正、负小矢量的作用时间，即可有效抑制中点电压波动。