算法的复杂性与基本思路解析

和前述两电平、三电平一样，多电平SVPWM控制的目标首先是保证逆变器输出的线电压（或负载上得到的相电压）与参考电压矢量的要求一致；再就是控制逆变器的运行状态，使之符合所要求的性能指标。对于不同的多电平结构，这些性能指标具体的要求也不同，但一般包括了储能电容的电压平衡控制、输出谐波控制、所有功率开关器件的输出功率平衡控制、器件开关损耗控制等。

由于多电平逆变器控制要求较高，加上基本空间矢量繁多，所以SVPWM控制算法与两电平、三电平时有所不同，增加了许多难度，具有很大的复杂性。

多电平SVPWM算法的复杂性表现在下列方面：

1）电平数增加引起的复杂性。在电平数增加方面，随着逆变器电平数的上升，空间矢量的平面模型变得更加复杂，冗余开关状态也增多，这都会导致算法的复杂性上升。算法复杂性上升的速度有所不同，有的是二次方速率上升，有的是三次方速率甚至更高，总之，多电平较两电平、三电平复杂得多。

2）多目标控制带来的复杂性。多电平逆变器除了需要控制输出电压之外，还可能需要对逆变器的运行状态进行控制，以及要求某些系统性能的优化控制，如对开关器件动作的优化控制，对多个功率单元的功率平衡控制等，因此多电平逆变器的控制常会同时不只控制一个目标，这些就带来了多电平算法的复杂性。(www.xing528.com)

3）冗余性带来的复杂性。多电平变换电路具有很多冗余开关状态，在空间矢量平面上，不同的基本矢量对应的开关状态的冗余数量不同，对逆变器运行状态的影响也不同。在多数情况下，现有的冗余开关状态只是全部开关状态的一个子集，因而不能全面估计出全部状态对变换器性能的影响，因此带来了多电平的复杂性。

根据上述的复杂性，多电平控制算法的复杂程度可想而知，因此学者们竭力思考解决的办法，认为应从简单化、通用化着手。所谓简单化，是力求抓住要点，使控制过程简单适用，排除烦琐；所谓通用化，是指SVPWM控制算法对不同电平数适用以及对不同拓扑结构的通用。

根据这个共识，目前广大学者的研究方法大都是按照SVPWM的矢量合成原理，选取不同参考坐标系来分析空间矢量在不同坐标轴上投影，然后计算出合成SVPWM所需要的各个矢量及相应的持续时间。已经得出的用于研究多电平SVP-WM的坐标系包括传统的平面笛卡儿坐标系、非正交KL坐标系、60°坐标系、三维笛卡儿坐标系、虚坐标系等；此外还有一些多电平简化算法，各自具有优点和缺点，这里简要讲述其中几种。