基于混合調(diào)制策略的NPC三電平變流器中點(diǎn)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(yīng)力低、輸出電壓電流諧波含量少和效率高等優(yōu)點(diǎn)，故在大功率場合得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是NPC三電平逆變器由于其特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，存在兩電平所不具有的中點(diǎn)電壓不平衡問題的缺陷。研究表明，調(diào)制策略可有效改善三電平變流器的輸出特性，其中點(diǎn)電位不平衡問題可通過調(diào)制策略進(jìn)行改善。
　　有文獻(xiàn)提出的基于在中點(diǎn)電壓可控區(qū)域內(nèi)采用最近三矢量法和不可控區(qū)域內(nèi)采用虛擬矢量法的混合調(diào)制策略，可實(shí)現(xiàn)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(guān)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(diǎn)電壓不平衡問題產(chǎn)生的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析最近三矢量調(diào)制策略和虛擬空間矢量調(diào)制策略，對兩者的矢量合成原則以及開關(guān)動作次序進(jìn)行對比分析。針對虛擬空間矢量法下的開關(guān)頻率較高的問

3、題，分析冗余小矢量占空比系數(shù)的變化規(guī)律，確定最近三矢量法可實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓平衡控制的區(qū)域。針對混合調(diào)制策略中過分利用虛擬矢量算法而產(chǎn)生較大開關(guān)頻率問題，提出一種根據(jù)允許的中點(diǎn)電壓波動幅值適當(dāng)擴(kuò)展可控區(qū)域的新型混合調(diào)制策略，以進(jìn)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(guān)頻率和降低開關(guān)損耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新型混合調(diào)制策略較之以前的方案在能夠很好平衡中點(diǎn)電壓的同時(shí)有效地降低了開關(guān)次數(shù)。
　　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(diào)制算法以及新型混合調(diào)制算法下的輸出電壓波形、輸出電流波形和中點(diǎn)電位波動波形，并且描繪出在同等條件下混合調(diào)制策略與新型混合調(diào)制算法下的一個(gè)基波周期內(nèi)的開關(guān)動作總次數(shù)的三維圖進(jìn)行比較，驗(yàn)證了理論分析的正確性。
　　最后，搭建以TI公司生產(chǎn)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(shí)驗(yàn)平臺。對上述4種調(diào)制策略的輸出電壓、電流諧波含量和中點(diǎn)電位波