0 引言

随着风力发电和变流技术的不断发展，变流器也从两电平向着多电平方向发展。二极管中点钳位型（neutral point clamped，NPC）变流器的拓扑结构由于具有开关器件相对较少、实现能量双向流动方便、谐波较小等优点，在工程实际中得到了广泛的应用[1-4]。而现有对于二极管中点钳位型变流器的调制策略，主要是正弦波调制（sinusoidal pulse width modulation，PWM）和空间矢量调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）。其中，SVPWM的物理概念较为清晰，适合实现数字化，且在输出电压线圈中产生的谐波较少，对电源的利用率较高[5-8]。但是SVPWM需要进行αβ坐标变换、扇区的判断和扇区的线性变换、分区判断和开关顺序的选择等计算，计算量较大。因此，有必要对SVPWM进行优化，减少其中复杂的运算。

本文将NPC的αβ平面向量转化到三维立体空间，并将αβ空间矢量信息完整地保存到三维立体空间中，通过归一化处理和原点坐标平移，计算出矢量发送顺序和占空比，避免了原SVPWM调制策略的复杂扇区分区判断过程和扇区坐标旋转计算。最后，通过仿真试验验证了所提的NPC的3D-SVPWM[9-11]调制策略的有效性。

1 NPC的SVPWM空间矢量调制

三电平二极管中点钳位型变流器的每一相都有P、O、N 3种开关状态，且有A、B、C三相电压，因而共有27个矢量，这27个矢量在αβ平面的分布如图1所示。

  

图1 SVPWM空间矢量图Fig. 1 SVPWM space vector diagram

为了简化计算，以PNN矢量为例，设上下电容电压均为Udc，当输出为PNN时，则PNN矢量的坐标为（2Udc, 0），记为（2, 0）。按照矢量长度进行归类，其中POO/ONN、PPO/NNO、OPO/NON、OPP/NOO、OOP/NNO、POP/ONO为小矢量，矢量长度为1；PON、OPN、NPO、NOP、ONP、PNO为中矢量，矢量长度为为大矢量，矢量长度为2；为零矢量，矢量长度为0。αβ平面被这些矢量分割为I～VI 6个扇区，由于每个扇区的空间结构高度相似，故可简化计算，将所有扇区映射至第一扇区，设Uα、Uβ分别为参考矢量在αβ平面的横坐标和纵坐标，映射实现如下：

I 不变；II 以为反射轴做反射变换；III 顺时针旋转120度；IV 以为反射轴做反射变换；V 逆时针旋转120度；VI 以α轴为反射轴做反射变换。

有了上述扇区的对应关系，即可以只考虑第一扇区矢量分配时间计算，第一扇区又分为A1、A2、B1、B2、C、D 6个分区，如图2所示。

  

图2 SVPWM空间矢量第一扇区图Fig. 2 The first sector of SVPWM space vector

用PSIM仿真软件搭建的基于NPC拓扑结构的整流器的仿真如图9所示。

  

图3 分区判定流程图Fig. 3 Zoning flow chart

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[8]阿兰·罗伯-格里耶：《理论有什么用》，《快照集/为了一种新小说》，余中先译，长沙：湖南美术出版社，2001年，第74页。

 

式（1）中：Ts为开关周期；tA、tB、tC分别为最近3个合成矢量的作用时间。

国家提出构建现代职业教育体系的改革思路，尤其是鼓励独立学院在“转设”民办普通高校时率先探索向应用技术型高等学校转型，重点举办本科职业教育，推进人才培养模式创新。因此，独立学院应以培养应用型技术技能型人才为目标和任务，必然需要人才培养模式的改革，并且改革没有模板可仿，没有经验可循。这要求独立学院系统地思考并解决“到底培养什么样的人才，怎样去培养这样的人才”这个关键问题。

2 NPC的3D-SVPWM三维空间矢量调制

本质上，αβ平面是三维立体空间在向量[1, 1, 1]方向上的投影，如图4所示。

  

图4 3D-SVPWM和SVPWM的空间关系图Fig. 4 Spatial relation diagrams of 3D-SVPWM and SVPWM

对三维空间的构成进行考察发现，3个平面UA=0，UB=0，UC=0将三维立方体空间分为8个卦限，即将大立方体分割为8个小立方体，且8个小立方体的空间构成也完全相同，而8个小立方体所包含的8个矢量只相差一个直流分量，则可以将8个小立方体归一化到第一卦限的小立方体中进行分析，该特性较大地简化了3D-SVPWM算法。

  

图5 3D-SVPWM空间矢量图Fig. 5 3D-SVPWM space vector diagram

因此αβ平面的矢量信息可以在三维空间完整保留，其中的大矢量、中矢量和小矢量都可以在三维立体空间中描述清楚。同样，将三维空间矢量沿着[1, 1,1]方向投影回αβ平面，也能转化为二维空间矢量，矢量信息如图5所示。

第一步，确定参考矢量所在的小正方体。

对于有生育要求的患者，行保留生育功能的全面分期手术，切除患侧附件也应仔细检查对侧卵巢无异常后保留对侧附件及子宫。该患者较年轻，未生育，因怀疑畸胎瘤破裂行腹腔镜手术，病理提示为畸胎瘤鳞癌变。患者未婚有生育要求，第二次手术全面探查盆腔后，行保留生育功能的分期手术，因术前囊肿破裂，有肿瘤腹腔波散的可能，常规行盆腔淋巴结清扫，送检脏器及组织均未见癌转移。分期术后积极采用紫杉醇加卡铂方案辅助化疗。

第二步，确定参考矢量所在四面体。

 

令直流母线总电压为2Udc，上下直流母线电压均为Udc，将输入电压进行归一化处理，可以得到参考矢量位置，在小立方体内建立坐标系，原点为（a,b, c），则小立方体顶点坐标均以（a或a+1, b或 b+1,c或c+1）为坐标，即

由县级水行政主管部门负责制定监测预警各个工作岗位的责任制、汛期值班制度、设备设施运行管理制度、设备设施维护制度、防汛物资的管理制度等，并统一制作，上墙明示。同时，各县级水行政主管部门还要开展定期、不定期的落实情况检查制度，对情况不理想的地方要及时给予警告并落实整改措施。

每个小立方体可由图6所示中的3条对角面分为6个四面体。

  

图6 四面体划分切割面图Fig. 6 Tetrahedral division diagram of the cutting surface

6个四面体如图7所示。

利用上述方法判定了各矢量所处的区域后，即可根据伏秒平衡原理，利用式（1）计算各矢量的分配时间：

 

  

图7 四面体划分图Fig. 7 Tetrahedral partition diagrams

第三步，判断矢量所在小四面体。确定矢量发送顺序矢量所在小四面体的流程如图8所示。

  

图8 判断矢量所在四面体流程图Fig. 8 Flow chart of the tetrahedron with the vector located

根据每次矢量只改变一相的原则，矢量所在四面体确定后，则矢量发送顺序也唯一确定了，矢量发送顺序如表1所示。

因此，从空间布局方面来看，现代农业已经具备制造业的理论属性，现代农业部门是垄断竞争、要素自由流动的，符合空间经济学的产业集聚发展模式，即现代农业发展将趋向于空间集聚，从而获得前向关联和后向关联的基础-乘数效应，推动农业呈倍数增长。根据空间经济学的相关理论分析，连片集聚是现代农业发展的必要条件，并且需要相应的条件配套：一是保持足够规模的现代农业集聚区和消费市场，从而形成不断强化现代农业发展优势的循环累积效应。二是借助开放发展现代农业的市场体系，围绕现代农业的发展特征，探索试验和构建促进现代农业要素自由流动的市场环境和组织体制。

 

表1 矢量发送顺序Table 1 Vector transmission order

  

六面体图7a图7b图7c图7d图7e图7f矢量发送顺序（a, b, c）→（a+1, b, c）→（a+1, b, c+1）→（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）→（a, b, c+1）→（a+1, b, c+1）→（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）→（a, b, c+1）→（a, b+1, c+1）→（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）→（a, b+1, c）→（a, b+1, c+1）→（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）→（a, b, c+1）→（a+1, b+1, c）→（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）→（a+1, b, c）→（a+1, b+1, c）→（a+1, b+1, c+1）

第四步，计算矢量作用时间。

式中：Uxk为x相在第k个矢量作用时间内输出的电压，取值为1, 0, -1，分别代表Udc, 0, -Udc；Dn为矢量作用时间的占空比。

 

根据伏秒平衡原理有：

则可求解得6种占空比情况，如表2所示。

 

表2 各矢量发送顺序的占空比Table 2 Duty cycle of each vector transmission order

  

六面体图7a图7b图7c图7d图7e图7f矢量发送顺序（a, b, c）（a+1, b, c）（a+1, b, c+1）（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）（a, b, c+1）（a+1, b, c+1）（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）（a, b, c+1）（a, b+1, c+1）（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）（a, b+1, c）（a, b+1, c+1）（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）（a, b, c+1）（a+1, b+1, c）（a+1, b+1, c+1）（a, b, c）（a+1, b, c）（a+1, b+1, c）（a+1, b+1, c+1）占空比D1=1+a-UA D2=c-a+UA-UC D3=b-c+UC-UB D4=UB-b D1=1+c-UC D2=a-c-UA+UC D3=b-a+UA-UB D4=UB-b D1=1+c-UC D2=b-c-UB+UC D3=a-b-UA+UB D4=UA-a D1=1+b-UB D2=c-b+UB-UC D3=a-c-UA+UC D4=UA-a D1=1+b-UB D2=a-b-UA+UB D3=c-a+UA-UC D4=UA-c D1=1+a-UA D2=b-a+UA-UB D3=c-b+UB-UC D4=UA-c

3 仿真实验

6个分区的判断流程如图3所示。

  

图9 基于NPC拓扑结构的整流器仿真图Fig. 9 Simulation diagram

NPC拓扑结构的整流器分别采用SVPWM调制策略和3D-SVPWM调制策略，对三相正弦电压进行整流。仿真参数如表3所示。

 

表3 仿真参数表Table 3 Simulation parameter table

  

参 数交流侧电源电压/V交流侧电源频率/Hz交流侧电阻/Ω交流侧电感/mH取值110 50 0.5 1参 数NPC上电容/μF NPC下电容/μF直流侧负载电阻/Ω取值200 200 5

经过3D-SVPWM控制策略得出的IGBT控制波形如图10所示。

如图5所示，光镜下观察小鼠肾上腺结构，肾上腺皮质由外向内依次为：球状带、束状带、网状带，对照组球状带排列成襻状、圈状或者篮状；束状带向心性排列成束状；网状带细胞排列成网状。与对照组比较，抑郁症组和BCRD模型组出现不同程度的束状带变宽，细胞增大，网状带的细胞相互吻合成更密集的网状结构，并且出现了细胞排列疏松且散乱，细胞间隙变宽，细胞核固缩和深染，胞浆空泡增多等现象，提示皮质功能处于亢进状态。

  

图10 控制波形Fig. 10 Control waveform

通过波形可以得出，a2导通，a4关断，a1和a3互相交替导通和关断。当a1、a2导通，a3、a4关断时，NPC的A相输出为正电平；当a2、a3导通，a1、a4关断时NPC的A相输出为零电平，BC两相的输出情况与A相类似。所以直流输出端的电压Udc与Udc1应当大体一致，由于没有负电平的输出，Udc2幅值应当接近零。直流侧电压波形如图11所示。

我们的内分泌功能受到复杂调控系统的控制，同时也受人体发育不同时期和生活环境的影响，如果这些影响过大，就会导致内分泌功能紊乱。《黄帝内经》提倡“饮食有节，起居有常，不妄作劳”，要求我们遵循自然规律，合理饮食，按时作息，这是一切养生方法的基础；同时要有乐观的生活态度，保持心情舒畅，这样才能使肝气条达顺畅。

  

图11 整流后电压波形Fig. 11 Voltage waveform after rectification

由图11可以看出，Udc和Udc1的电压波形和幅值几乎完全一致，Udc2的电压幅值也接近于零。对比NPC变流器由SVPWM调制策略和3D-SVPWM调制策略整流后的直流侧电压，都在0.01 s内达到了110 V，并且保持稳定。通过对比各波形可知，采用3D-SVPWM调制策略的直流侧电压波形更加稳定。

4 结语

在传统SVPWM调制策略的基础上，对其进行优化，采用3D-SVPWM调制方法，避免了SVPWM的实现过程中涉及较多的扇区、分区的判断和坐标变换的问题。通过仿真分析NPC在3D-SVPWM调制方法下的运行状况，结果证明3D-SVPWM调制策略的有效性。

由于该调制策略保留了NPC在αβ平面的矢量特性，将3D-SVPWM调制策略与NPC的中点电位平衡控制相结合是一个较好的研究方向。

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