三电平变频器中点电位平衡算法的研究

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1、摘要目前能源日益短缺，环境污染日益严重，节能减排技术正成为的研究越来越受重视的技术，其中高压大功率多电平变频器日益成为研究热点。因为多电平技术器件耐压要求较低、等效的开关频率比较高、不需要动态均压电路、并且设备的输出波形好，因此在电力系统、交通运输、石油化工。矿石采掘等方面得到了广泛的应用。但在NPC型多电平变频器的应用过程中，也出现了许多需要解决的问题，其中中点电位不平衡问题就是比较突出的问题之一。中点电位不平衡将带来输出电压波形畸变、开关器件承受的电压不均衡、电容的寿命降低、可能导致M电平退化为三电平或两电平等危害，因此必须解决。本文将以应用最为广泛的NPC三电平变频器为研究对象，对NPC

2、型三电平变频器固有的中点电位不平衡问题进行分析研究，并采用一种软件控制策略对中点电位进行控制，其算法也可以推广到任意多电平结构。论文分析了(NPC)三电平变频器中点电位不平衡的机理及危害。通过优化三电平SVPWM控制算法，利用正负小矢量对中点电位的不同影响，采用了一种通过控制正负小矢量作用时间控制中点电位平衡的算法。利用MATLAB／SIMULINK仿真软件对该中点电位平衡算法进行了仿真，并在实验室条件下搭建了NPC三电平变频器实验电路，采用TMS3202812DSP数字处理器实现了控制算法。仿真分析和实际实验都验证了所采用的控制方法的有效性，取得了较好的抑制中点电位偏移的效果。关键词：二极管

3、中点嵌位型；空间电压矢量；三电平变频器；中点电位平衡AbstractNowdayswiththeincreasingshortageofenregyandincreasinglyseriousenvironmentalpollution，researchonenergysavingtechnologyisbecomingmoreandmoreattentiontoUS，thereinto，thestudyonhi曲-voltageandhigh—powermulti-levelinverterisbecomingahotspot．Becauseoftheadvantagesoflowvolta

4、gerequirements，highequivalentswitchfrequency,nodynamicequalizingandgoodoutputwaveforrn，multi—levelinvertersarewidelyusedinPowerSystem，TransmissionSystems，PetrochemicalIndustry，OreMiningandSOOn．HowevertherearemanyproblemsneedtobeslovedintheapplicationprocessofNPCMulti-levelinverters．Neutralpointpoten

5、tialunbalancingisoneofthemoreprominentproblems．Neutralpointpotentialunbalancingmayresultinoutputwaveformdistortion,switchingdeviceswithstandthevoltageunbalancing,shortingthelifeofcapacitor,multi-levelwitheringtothreeortwolevel．Soitmustbesloved．Inthispaper,NPCthree—levelinverterwillbeastheresearchobj

6、ect，andwewillstudytheproblemofneutralpointpotentialbalancingaswellasusingasoftwarecontrolstrategytocontrolneutralpointpotential．TIlisalgorithmmayalsobeextendedtorandommufti—levelstructure．ThemechanismandtheinfluenceofNPCthree—levelinverterneutralpointpotentialimbalancingareanalyzedinthispaper．Then,b

7、yoptimizingthecontrolalgorithmofSVPWMandusingthedifferenteffectsoftheneutralpointpotentialmadebyactiveandnegativesmallvectors，asoftwarestrategybyadjustingtheworktimeofactiveandnegativesmallvectorsisin