在光伏发电技术日趋成熟的今天，三电平逆变电路已经成为逆变设备的首选结构。与传统的两电平逆变电路相比，主要有能够承受高电压、电压电流上升率低等优点[1]。在众多的控制策略中，SVPWM（空间矢量脉宽调制）具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等特点，因而SVPWM控制方式受到了人们的普遍关注[2]。但传统三电平SVPWM算法是把电压矢量空间等分成6个大扇区，每个扇区又分成4个小三角形扇区，利用基本矢量在小扇区中计算出矢量作用时间，根据矢量切换点的切换条件在24个小三角形之间进行切换，计算较为复杂。本文寻找到一种新的简化的SVPWM，把每个大扇区分成2个直角三角形[3]，这样就极大减少了计算量，并将该算法在已有的10 kW的三电平光伏逆变器上实现，得到很好的并网电流波形。
1 三电平逆变器
二极管中点箝位式三电平逆变器主电路如图1所示。通过对三电平逆变器拓扑分析可知，三相三电平输出电路可以得到33=27种开关组合，对应27组不同的电压状态组合。定义电压空间矢量为：

由三电平逆变器空间电压矢量分布图可知，其有6个扇区，每个扇区之间相差60°。根据归一化的思想，将每个扇区都顺时针旋转与第一个扇区重合便可得到相应的矢量分配时间和作用顺序。
分析中点电位的波动原理可知[6]，中点电位的偏移是由小矢量和中矢量引起的。在一个扇区内，小矢量的不对称出现会引起中点电位偏移；中矢量对中点电位的影响比较复杂，在一般的电机控制中存在功率因素角，在电网和电机之间存在能量双向流动，负载不对称，致使中矢量引起中点电位偏移。而在光伏逆变器要求功率因素为1，不存在与电网之间的能量双向流动，所以在三电平并网逆变器中采用中矢量不会影响中点电位平衡。这就省去了对中点平衡的控制，有利于软件的编程。
3 简化算法的实验及结论
为了验证以上所提出的算法，首先在MATLAB环境下用S函数建立了此三电平逆变器的闭环仿真模型[7]，得到闭环输出的电流波形如图3所示，从上到下依次为R相、S相、T相。可以看出在此算法下能产生平滑的电流波形，验证了算法里的可行性。

在实验室已有的三电平逆变器上实现该算法。此三电平逆变器主电路采用两级变流结构[8]，前级是双BOOST升压电路，后级为二极管中点箝位式三电平逆变电路，采用LC滤波，控制电路以TMS320F2808和CPLD EPM-1270T144C5N为核心的。其中母线支撑电容总大小为620 μF，逆变电感为0.8 mH，滤波电容为10 μF。
以Topcon的太阳能光伏模拟器作为输入源，输入最大功率为5 kW，测得实际的实验并网电流波形如图4所示。测得的中点电压波动如图5所示，从上到下依次为母线电压、中点电压和T相电流，母线电压稳定在有效值721.27 V，中点电压稳定在有效值358.66 V，中点电位波动很小。测得的逆变电感之前的三相电压波形细节图如图6所示，从上到依次为T相电压、S相电压和R相电压，从图中分析可知开关变化为000→-101→-111→-101→000，由此可以确认本文使用的是五段式，并且起始矢量都是从000开始。

经以上分析可见，采用简化的SVPWM后，光伏逆变器输出较为理想的并网电流波形且中点电位波动很小，从理论和实际上都验证了该算法的可行性。
参考文献
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