基于α-β'的多电平SVPWM算法：直流均压与快速控制策略

本文主要探讨了一种针对二极管箝位多电平变换器的直流均压SVPWM快速算法，这是一种针对高压电力电子设备的关键解决方案，特别是应用于大容量、高性能的场合，如交流电机驱动、无功补偿、有源滤波和高压直流输电。二极管箝位多电平变换器的特点是通过串联开关和二极管将母线电压分配到多个并联的直流电容上，从而降低单一元件的额定电压和电流需求。然而，这种设计的一个主要挑战是直流电容电压的不平衡问题，这可能导致电压输出质量下降，甚至影响变换器的稳定性和安全性。 传统的解决方案可能包括使用辅助均压电路来维持电压均衡，但这会增加系统的复杂性和成本。文章着重于解决这一问题，提出了一个创新的SVPWM（正弦调制脉宽调制）算法，它在α′β′坐标系下进行操作。相比于传统的PWM方法，SVPWM算法简化了参考矢量变换、顶点坐标计算、矢量判区和作用时间计算等步骤，使其更加高效。 该算法通过预估每个冗余开关矢量对直流电容电压的影响，选择出能最大程度恢复电压均衡的最优开关状态。这样，即使在传递有功功率或者系统启动过程中电压波动较大时，也能确保电容电压保持在稳定水平。这对于提升变换器的动态性能至关重要，尤其是在高电平数系统中，由于负载电流相角的影响，平衡条件变得更加复杂。 通过仿真验证，作者展示了新算法相较于传统PWM算法在直流电容电压控制方面的优势，并通过实际的小容量实验系统进一步证实了其优良的静态和动态性能。这项研究对于提高二极管箝位多电平变换器的效率、可靠性和成本效益具有重要意义，为电力自动化设备的优化设计提供了新的理论和技术支持。