一种单相三电平中点钳位整流器的SVPWM控制方法

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1、2007年7月电工技术学报Vol.22No.7第22卷第7期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2007一种单相三电平中点钳位整流器的SVPWM控制方法宋文胜冯晓云蒋威（西南交通大学电气工程学院成都610031）摘要针对单相电压型三电平中点钳位（NPC）整流器，首先分析其工作原理，建立其基于开关函数的数学模型。针对单相三电平整流器直流侧两电容电压调节不平衡问题，探讨了一种基于空间电压矢量调制（SVPWM）控制方法和电压前馈的中点电位控制方法，并在Matlab环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明，在机车运行的两种典型

2、工况即牵引和再生制动下，SVPWM调制使得牵引变压器一次侧功率因数接近于1，在电网侧可获得近似正弦的电流波形，而且该调制方法易于离散数字化实现。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。关键词：PWM整流器三电平中点电位控制SVPWM中图分类号：TM921.45ASVPWMMethodforSinglePhaseThree-LevelNPCVoltage-SourceRectifierSongWenshengFengXiaoyunJiangWei（SouthwestJiaotongUniversityChengdu610031China）AbstractTheoper

3、atingprincipleofsinglephasethree-levelneutral-point-clamped（NPC）voltagesourcerectifierisanalyzedfirstly,anditsmathematicalmodelisfoundedwithswitchingfunctions.AccordingtotheproblemofDC-linkvoltageunbalanceforsinglethree-levelrectifier,spacevectormodulationPWMmethod(SVPWM)andfeedbackneutr

4、alpointpotentialvoltagecontrolarediscussed,andthecomputersimulationinMatlabiscarried.Thesimulationresultsshowthatunderthetwotypicalmodesofthelocomotives,tractionandregenerativemodes,thepowerfactoronthelinesideisnearlyunitybytheSVPWMstrategy,andthewaveformofthecurrentonthelinesideisnearly

5、sinusoidal.Themethodiseffectiveindiscreteimplementation.ThecapacitorsvoltageoftheDC-linkisbalancedbythevoltagebalancingmethod.Keywords：PWMrectifier,three-level,neutral-pointvoltagecontrol,SVPWM缺点，而和谐号CRH2动车组所采用的三电平NPC1引言[2]结构的PWM整流器具有开关器件所承受的电压迄今为止，我国铁路已经先后进行了六次大提应力低、容量大、成本低等特点，而且能产生5个速，

6、在2007年4月18日的第六次提速中，和谐号电平的线电压，在相同开关频率及控制方式下，其CRH2系列的交流传动高速动车组，已在我国铁路输出电压和电流中的谐波含量远小于传统的两电平旅客运输中起着至关重要的作用。电压型PWM整变流器。[3-5]流器是交流传动系统的一个重要组成部分，目前国本文主要以单相三电平NPC型PWM整流器内电力机车使用的PWM整流器普遍采用两电平拓为研究对象，从分析其主电路结构出发，利用开关扑结构[1]，存在开关器件所承受的电压应力较大的函数的概念，建立了其数学模型，将三相PWM逆变器和整流器的SVPWM控制思想引入单相三电平铁道部重点项目（20060

7、802）资助项目。PWM整流器中，探讨了一种适合于单相三电平整收稿日期2007-02-28改稿日期2007-06-25流器的SVPWM调制方法，为解决三电平整流器直70电工技术学报2007年7月流侧电压不平衡问题，引入一种电压前馈的直流侧表1PWM整流器的工作状态[6]电容电压平衡方法，并进行了计算机仿真。Tab.1OperationstatesoftheadoptedPWMrectifierS1aS2aS3aS4aS1bS2bS3bS4bSASBuaoubouab模式2PWM整流器工作原理及数学模型1100110011u1u101单相三