三電平NPC逆變器SVPWM控制策略及中點(diǎn)電位平衡研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)體系的快速發(fā)展，低壓小功率設(shè)備已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)生產(chǎn)的需求，逐漸趨于高壓大功率化。因此，對(duì)高壓大功率變換技術(shù)的研究也逐漸成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的熱點(diǎn)。多電平逆變器由于開關(guān)管耐壓要求較低、等效開關(guān)頻率高、共模電壓小、輸出波形趨于正弦波等優(yōu)點(diǎn)，在中高壓交流變頻調(diào)速、城市電力機(jī)車、電力系統(tǒng)有源濾波與無功補(bǔ)償、柔性輸配電等方面得到了普遍的應(yīng)用。
　　本課題以二極管箝位型（NPC）三電平逆變器為研究對(duì)象，基于SVPWM算法直流母線

2、電壓利用率高、輸出電壓波形好，易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，以 SVPWM調(diào)制算法作為調(diào)制策略，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析與改進(jìn)研究；另外，中點(diǎn)電位不平衡是NPC三電平逆變器所面臨的熱點(diǎn)問題，基于對(duì)導(dǎo)致中點(diǎn)電位不平衡因素的分析，從各個(gè)矢量對(duì)中點(diǎn)電位影響不同的角度出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行了深入地研究。
　　主要做了以下幾個(gè)方面的研究工作：
　　1.詳盡地分析了 NPC三電平逆變器的工作原理和傳統(tǒng) SVPWM調(diào)制算法。針對(duì)傳統(tǒng)SVPWM算法涉及大量三

3、角函數(shù)運(yùn)算，不利于實(shí)時(shí)控制的缺點(diǎn)，提出了一種基于60°坐標(biāo)系的SVPWM算法，簡化了調(diào)制方法；同時(shí)引入了開關(guān)狀態(tài)方程，在一定范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中點(diǎn)電位平衡的有效控制。
　　2.針對(duì)NPC三電平逆變器的中點(diǎn)電位偏移問題，對(duì)其產(chǎn)生的原因及其危害，以及各個(gè)矢量對(duì)中點(diǎn)電位的影響進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)其控制方式進(jìn)行了概述。在此研究基礎(chǔ)上，本課題提出了基于優(yōu)化虛擬空間矢量PWM調(diào)制算法的閉環(huán)控制方案，來實(shí)現(xiàn)對(duì)NPC三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡的控制。<

4、br>　　3.依據(jù)上面的理論研究，利用MATLAB/Simulink仿真軟件對(duì)本課題所提出的60。坐標(biāo)下的 SVPWM調(diào)制算法和中點(diǎn)電位平衡閉環(huán)控制方案進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了60°坐標(biāo)下的SVPWM調(diào)制算法的正確性和中點(diǎn)電位平衡閉環(huán)控制方案的有效性。
　　4.搭建了NPC三電平逆變器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以TI公司的TMS320F2812型DSP芯片作為系統(tǒng)的控制核心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。整個(gè)硬件平臺(tái)由以NPC三電平逆變器為基礎(chǔ)的主電路、隔