目前，三電平逆變器是實現中高壓、大容量電機調速的主要方式之一，與傳統的兩電平逆變器相比，其優點是能承受高電壓、電壓電流上升率低等。但是，由于其逆變狀態比傳統兩電平多，加上前端三線整流所帶來的中點電壓波動，其控制算法的復雜程度也隨之增大。電壓空間矢量脈寬調制(SVPWM)本質上依賴于開關矢量的選擇和開關矢量作用時間的計算，通過優化開關矢量，降低開關頻率，從而減少了交流側電流的總諧波畸變率，提高了母線電壓利用率。

1 三電平逆變器主電路結構
    三電平逆變器主電路結構主要是二極管中點箝位(NPC)式，如圖1所示。

    以電源中點為參考，每一相可以輸出1、0和-1三種電平。以U相為例，其輸出規律為：當S1、S2開通。S3、S4關斷時，輸出電壓為1；當S2、S3開通，S1、S4關斷時，輸出電壓為0；當S1、S2關斷，S3、S4開通時，輸出電壓為-1。
    對三相三電平逆變器而言，每相都有3種(1、0、-1)電平輸出，所以三相共有33=27個電平狀態輸出，對應著空間矢量的27個矢量狀態，如圖2所示。

2 三電平SVPWM算法的實現
2．1 參考電壓矢量位置和輸出電壓矢量的確定
    SVPWM算法的首要任務就是判斷參考電壓矢量位于哪個區域及該區域中的哪個小三角形，然后依此確定相應的輸出電壓矢量。為了防止輸出電壓產生很高的dv／dt，每次輸出狀態切換時，開關狀態只切換一個電平。第I象限正三角形中矢量分區如圖3所示，其它象限矢量的分析可參照第I象限。先根據參考矢量的角度確定出該矢量位于圖2所示的6個正三角形區域中的哪一個，然后可以依據如下3條規則進一步判斷位于哪個小三角形。參考電壓矢量所在小三角形的3個頂點所對應的電壓矢量就作為參考電壓矢量的基本矢量。

    參考電壓矢量為：
   
2．2 輸出電壓矢量作用時間的計算
    在采樣周期內，對于給定的參考電壓矢量Vref可以由3個基本電壓矢量來合成，根據伏秒平衡原理，滿足方程組：
   
    式中：T1，T2，T3分別為矢量V1，V2，V3對應的作用時間；TS為采樣周期。由此方程組得到各基本矢量的作用時間，再根據基本矢量與開關狀態的對應關系，就可以確定開關狀態及其輸出形式。
    (1)當參考矢量在A區時，Vref由V0，V1，V3合成，作用時間分別為T0，T1，T3可得計算公式如下：
   
    依此類推，當參考矢量在B、C、D區時，也可得到相應的計算公式，不再累述。
2．3 輸出電壓矢量的作用順序
    在每個SVPWM控制周期中，需合理安排輸出電壓矢量的作用順序，輸出電壓矢量作用順序的原則：
    (1)為了減少逆變器開關損耗，任一時刻逆變器僅有一條支路產生通斷動作，并且每條支路狀態只能由-1變到0，或由1變到0，或反之，不允許-1與1之間直接互變；
    (2)盡可能選擇到每個區域內所有空間電壓矢量，另外考慮到區域和扇區之間矢量過渡的平滑性，每個區域內應該先選擇小矢量。由此原則可得到圖3中各區域輸出電壓矢量的作用順序如表1所示。

3 結束語
    仿真結果證明SVPWM控制三電平逆變器是可行的。而且可以看出三電平逆變器主要特點是由多個電平臺階合成的輸出電壓正弦波形，因此，在相同開關頻率條件下，與傳統的兩電平逆變器相比，電壓上升率及諧波含量都大大減少，改善了輸出電壓波形。線電流波形接近正弦，諧波含量少，并且能很快趨于穩定。另外，逆變電路中開關管上電壓額定值為直流母線上電壓的一半，使低壓開關器件可以應用于高壓變換器中。