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2024年3月28日发(作者：)

三电平变换器SVPWM算法综述

1 引言

随着高压大功率电力电子装置的发展，PWM逆变器从两电平向三电平、多电平的方

向发展

[1-5]

。三电平逆变器引起了越来越多的关注，其相对于传统两电平电压型逆变器表现

出明显的优势，如每个开关管承受的电压仅为直流母线电压的一半，可以使用耐压等级低

的器件，并避免了器件串联使用时的动态均压问题

[4]

；相同调制频率下，交流侧电流谐波

含量低，直流电压纹波小，器件损耗小，效率高，故有着广泛的应用前景和重要的研究价

值。

三电平变换器的PWM调制方法主要有两类：载波调制法和电压空间矢量调制法

[1][2]

，

三电平PWM逆变器输出性能主要取决于调制算法，空间矢量PWM（Space Vector PWM，

SVPWM）方式由于其直流电压利用率高、电流纹波小并且输出电压形式丰富，得到了广

泛应用。但它的计算十分复杂，特别是在电平数较多时难以实现实时控制，这一缺点大大

限制了它的运用

[5]

。

传统的三电平SVPWM算法是直接采用类似两电平的方法，其中涉及到较多的三角函

数和查表。随着电平数增多，传统算法会变得越来越复杂。目前国内外专家对此问题进行

了深入的研究，提出了许多改进算法。

本文首先介绍了三电平SVPWM基本原理，然后根据空间电压矢量调制的规律，重点

介绍了五种三电平SVPWM算法：古典算法；参考电压分解SVPWM算法；基于线电压

坐标系的SVPWM算法；基于60°坐标系的SVPWM算法；基于120°坐标系的SVPWM

算法。

最后针对上述五种算法，对三电平变换器中点电压的平衡控制进行了研究。

2 三电平SVPWM基本原理

三电平的PWM调制方法主要有载波法和空间矢量法，载波法主要有正弦波调制

PWM(SPWM)和选择性消谐PWM(SHEPWM)。空间矢量法(SVPWM)因其电压利用率高、

输出波形谐波含量低、易于数字化实现等诸多优点，得到了广泛的应用。

定义三相定子电压空间矢量为

v

a

、

v

b

、

v

c

，由于三相异步电动机的定子绕组空间上呈

互差120度分布，故空间电压矢量可以定义为

正常情况下，以电机中性点为变换器零电位参考点，引入开关函数

S

a

，

S

b

，

S

c

代表各

相桥臂的输出状态，对应的输出相电压分别表示为

其中，

V

dc

为直流侧电压；

故三相三电平逆变器合成电压状态有3

3

=27种组合，对应的空间矢量数为27种，其

本文标签： 电压电平算法空间矢量

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