基于混合調制策略的NPC三電平變流器中點電壓平衡控制算法的研究.pdf

1、三電平變流器可輸出階梯波電壓波形，并且具有功率管上的電壓應力低、輸出電壓電流諧波含量少和效率高等優(yōu)點，故在大功率場合得到了較為廣泛的應用。但是NPC三電平逆變器由于其特殊的拓撲結構，存在兩電平所不具有的中點電壓不平衡問題的缺陷。研究表明，調制策略可有效改善三電平變流器的輸出特性，其中點電位不平衡問題可通過調制策略進行改善。
　　有文獻提出的基于在中點電壓可控區(qū)域內采用最近三矢量法和不可控區(qū)域內采用虛擬矢量法的混合調制策略，可實現任

2、意工況下的電容電壓完全平衡，但在可控區(qū)域偏小的工況下將過分依賴采用虛擬空間矢量算法，故存在開關頻率較高、損耗較大的問題。針對此缺陷，本文首先介紹了NPC三電平變流器的拓撲結構以及工作原理，簡要分析了各矢量在三電平空間矢量圖中的分布，并且分別從矢量和功率角度分析中點電壓不平衡問題產生的機理。在此基礎上，詳細分析最近三矢量調制策略和虛擬空間矢量調制策略，對兩者的矢量合成原則以及開關動作次序進行對比分析。針對虛擬空間矢量法下的開關頻率較高的問

3、題，分析冗余小矢量占空比系數的變化規(guī)律，確定最近三矢量法可實現中點電壓平衡控制的區(qū)域。針對混合調制策略中過分利用虛擬矢量算法而產生較大開關頻率問題，提出一種根據允許的中點電壓波動幅值適當擴展可控區(qū)域的新型混合調制策略，以進一步降低虛擬空間矢量算法的作用區(qū)域，從而有效降低開關頻率和降低開關損耗。實驗結果表明，新型混合調制策略較之以前的方案在能夠很好平衡中點電壓的同時有效地降低了開關次數。
　　通過搭建Matlab/simulink仿

4、真模型，得到最近三矢量法、虛擬空間矢量法、混合調制算法以及新型混合調制算法下的輸出電壓波形、輸出電流波形和中點電位波動波形，并且描繪出在同等條件下混合調制策略與新型混合調制算法下的一個基波周期內的開關動作總次數的三維圖進行比較，驗證了理論分析的正確性。
　　最后，搭建以TI公司生產的TMS320F28335型DSP為主控制核心，CPLD為輔助控制的10KW三電平變流器實驗平臺。對上述4種調制策略的輸出電壓、電流諧波含量和中點電位波