【正文】 綜上所述，可以總結(jié)出各個扇區(qū)空間矢量的作用順序 [8]。例如，如果參考矢量在第一扇區(qū)的區(qū)域 1 中， 如果選用負(fù)短矢量為采樣周期的起始矢量，則 輸出矢量的作用次序共有 4 種 ： （ 1） ONN— OON— OOO— POO— OOO— OON— ONN （ 2） ONN— OON— PPP— POO— PPP— OON— ONN （ 3） ONN— PPO— PPP— POO— PPP— PPO— ONN （ 4） ONN— PPO— OOO— POO— OOO— OON— ONN 以上 4 種情況，每相開關(guān)狀態(tài)變化如表 3 表 5 開關(guān)狀態(tài)變化的表 三相橋臂 開關(guān)狀態(tài)變化次數(shù) 1 2 3 4 A 2 2 2 4 B 2 6 4 3 C 2 4 6 2 從上表可以看出，第一種情況開關(guān)狀態(tài)的變化最少，為最佳選擇，采用中心對稱的七段式 SVPWM 波形將基本矢量的作用時間分配給對應(yīng)的矢量狀態(tài)。dcV3K refV????s in2)60(s in2)60s in (2321sSssKTTKTTTKTT????????)60s in (2)60(s in2)s in (2321?????????????sssSsSKTTTTKTTKTTT)60(s in22)60s in (2s in2321????????????SssssKTTTKTTTKTTs321)60s in (2s in2)60(s in22TKTTKTTKTTTssSs????????????中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 因此，在三電平逆變器中，存在著冗余的開關(guān)狀態(tài)，必須采用一定的算法來盡量減少開關(guān)動作次數(shù)，進而減少開關(guān)損耗。 由 ?? ??? jr e fr e fjdc2jdc1 eVV,eVVeVV 30 2,2 （ ） 將其代入伏秒平衡方程得： 0233 ??? dcVVV ??dcVV 43??0233 ??? dcVVV ??dcV21 dcV23dcV,0)E(),23,2D(),43,43C(,0),2B(),43,4A( dcdc dcdcdcdcdcdc VVVVVVVV??1234560V1V 7V8V9V2V中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 S321Sjr e f3jdc1jdc2TTTTTeVTeVTeVT0?????????? ??30 22 （ ） 由上式進一步簡化得： Sr e f3dc1dc Tjc osVT3jVTV ??????????? ）（）（ s i ns i n3c os22 （ ） 解上式得，又復(fù)數(shù)方程，實部和虛部分別相等得： ???????????insTVV2Tc o sTVV2T1TSdcre f3Sdcre f31232 （ ） 令 K 為調(diào)制系數(shù)，且 ，聯(lián)立上式得： ????????????s i n2)60(2)60s i n (233121sSsssKTTs i nKTTTTTTKTT?? 同理我們可以求出在其它三角形中和矢量的作用時間，如下表 4： 表 4：小區(qū)域各矢量作用時間表 三角形 2 三角形 4 三角形 5 三角形 6 同理，在計算其他五個區(qū)間的 Tx， Ty， Tz 時，只要將表中的 ? 值分別用 ?60?? 、 ?120?? 、?180?? 、 ?240?? 、 ?300?? 來代替即可，可以推導(dǎo)出其它扇區(qū)的作用時間和第一扇區(qū)相同。 判斷出 Vref處于哪個區(qū)域，然后選擇最近三矢量和 Vref 代入伏秒平衡方程 T1V1+T2V2+T3V3=TSVref T1+T2+T3=TS 即可計算出各矢量的作用時間。 θ30,n=3。 （ 3）當(dāng)參考矢量 Vrfe 在直線 BC 右側(cè)，即當(dāng) 時， n=6。 θ30,n=1。 圖 Vα、 Vβ合成 Vref 參考矢量所在 區(qū)域 的判斷 因為 我們將三電平空間矢量圖以 60 度為單位分成 6 個扇區(qū)，所以可以根據(jù)參考電壓矢量的角度來判斷該矢量在那個扇區(qū)， 具體的如下表 : 表 3：參考矢量大扇區(qū)判斷 參考矢量角度 θ 的范圍 參考矢量所在扇區(qū) 0θ= 60 1 60θ= 120 2 120θ= 180 3 ?refV???中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 180θ=240 4 240θ=300 5 300θ= 360 6 區(qū)域 判斷 為了提高算法的控制精度，我們將每個大扇區(qū)又分為 6 個小 區(qū)域 ，如圖所示。對于任一個 Vref，只需知道 Vref的幅值和相角，就能判斷出 Vref處于哪個區(qū)域，然后選擇最近三矢量替代與合成，所謂的最近三矢量，即 Vref 所在小三角形區(qū)域三個頂點代表的矢量。 但 ?、 ? 軸是靜止的， ? 軸與 M 軸的夾角 ? 隨時間而變化，因此 is 在 ?、 ? 軸上的分量的長短也隨時間變化，相當(dāng)于繞組交流磁動勢的瞬時值。由于各繞組匝數(shù)都相等，可以消去磁動勢中的匝數(shù)，直接用電流表示，例如 Fs 可以直接標(biāo)成 is ,這里的電流都是空間矢量，而不是時間相量。 因此，在矢量的調(diào)制過程中，我們將三電平空間矢量圖以 60 度為單位分成 6 個扇區(qū)， 如圖 所示。然后根據(jù)基本矢量與開關(guān)狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合其它要求確定中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 所有的開關(guān)狀態(tài)及其輸出形式。 在采樣周期內(nèi)，對于一個給定的參考電壓矢量 Vref,可以用三個基本電壓矢量來合成，根據(jù)伏秒平衡方程 ： T1V1+T2V2+T3V3=TSVref T1+T2+T3=TS 其中， T1， T2， T3 為電壓 V1,V2,V3 的作用時間， TS 為 采樣時間 。如表 1 所示。 （ 中 矢 量 ）AN P P??BCO N NP O OP N NP N OO N OP P OP P NP P PO O OO P NN P NN O NO P ON P OO P PN O OP N OO O PN N OP N O P N PO N OP O PP N ON N P（ 大 矢 量 ）（ 小 矢 量 ）N N N 圖 三電平逆變器電壓空間矢量圖 從圖 34 中 ，我們可以看出全部矢量分為 3 個零矢量和 24 個非零矢量，其中 6 種矢量的空間位置一致。從圖中可以看出，同一電壓矢量對應(yīng)著不同的開關(guān)狀態(tài)，越往內(nèi)層 ，對應(yīng)的開頭冗余數(shù)越多，在正六邊形的最外層，每一個電壓矢量只對應(yīng)一種開頭狀態(tài)，其冗余度為 1，再進一層，每一個電壓矢量對中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 應(yīng) 2 個開關(guān)狀態(tài)，其冗余數(shù)為 2；最里層的零矢量的冗余度為 3.。 本文以 圖 31 中的 n 為直流側(cè)零電位參考點 ， 則三 電平電路的一個橋臂只有 Vdc/ 0和一 Vdc/2 三種可能輸出電壓值 (或稱為電平 )，即每相輸出分別由正 (P)、零 (O)、負(fù) (N)三個開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)某一相電壓為最大值時，合成電壓矢量 us 就落在該相的軸線上。 與電機原理中三相脈動磁動勢相加后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢的情況相似，可以證明，由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間矢量 Us 是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的 3/2 倍。 以交流電機為負(fù)載的三相對稱系統(tǒng)，當(dāng)在電機上加三相正弦電壓時，電機氣隙磁通在電機氣隙磁通在α β靜止坐標(biāo)平面上的運動軌跡為圓形。它以三相對稱正弦波電壓供電時交流電動機的理想磁通圓為基準(zhǔn)，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生實際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通即通過交替使用不同的電壓空間矢 量實現(xiàn)磁鏈的軌跡，由它們比較的結(jié)果決定逆變器的開關(guān)，形成 PWM 波形。而 我們通常使用 電流 的電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之正弦波附近變化，這無疑比只要要求正弦電壓的的控制效果要好的多。AN?????????????????????????????????????21112111261‘ （ ） 因此，將（ 34 ）式代入（ 33）式，可以推出三電平逆變器主電路的數(shù)學(xué)模型 。EitddLiRu EitddLiRuEitddLiRu????????? （ ） 寫成矩陣形式如下 : ?????????????????????????????????????????????????????????????????????cbacbacbasssCNBNANEEEitdditdditddLLLiiiRRRuuu000000000000 （ ） 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 因為負(fù)載相電壓和逆變輸出有如下關(guān)系： SSSEuuucbadC N 39。bbbsB N 39。函數(shù) iS 可分解成 ipS 、 ioS 、 inS 三個單獨的開關(guān)，當(dāng)這三個開關(guān)處于斷開的狀態(tài)時，值為 1，而處于閉合狀態(tài)時，值為 0。為了使分析更容易進行，假設(shè)全部的功率器件為理想開關(guān)，輸出均勻的三相到交流側(cè)。表 給出了 A 相電位發(fā)生變化時，功率開關(guān)器件的工作狀態(tài) ( “ — ” 表示關(guān)斷，“ +”表示導(dǎo)通 )。此外，為防止電路運行中出現(xiàn)大的電壓速變造成較大 du/dt，同時保證每次輸出電壓變化中動作的開關(guān)器件最少以降低開關(guān)損 耗，應(yīng)避免出現(xiàn)電路輸出在 Vdc/2 和 Vdc/2 之間的直接變化，而通過 中性點電位 輸出狀態(tài)進行過度。 （ 2） 當(dāng) Sa2， Sa3導(dǎo)通， Sa1， Sa4關(guān)斷時 ： 如負(fù)載電流正向，電流流過 Da1和 Sa2，輸出電壓通過箝位二極管 Da1將輸出電壓箝位在 0，如負(fù)載電流為負(fù)向，電流流過 Da2和 Sa3， 輸出電中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 壓通過箝位二極管 Da2將輸出電壓箝位在 0，此時 也使功率器件 Sa1， Sa4承受的電壓為 Vdc/2； （ 3） 當(dāng) Sa3和 Sa4導(dǎo)通，而 Sa1和 Sa2關(guān)斷時：如負(fù)載電流為正向，電流流過 Sa3和 Sa4， 忽略管壓降， 則輸出端與 C2 負(fù) 端接通，相對直流側(cè)中點 n 點輸出電壓為 Vdc/2，如果電流為負(fù)向，電流流過 Sa3和 Sa4對應(yīng)的續(xù)流二極管， A 相輸出的電壓仍為 Vdc/2。 下面我們 以 A 相為例說明該電路的工作原理 ，如圖 32 所示， 設(shè) A 相的輸出電壓為 anV ，每相 橋臂有 4 個主開關(guān)器件，故共 有 16 種開關(guān)狀態(tài)，但由于開關(guān)