一种混合型三电平中点电位平衡策略-电测与仪表

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1、准PR控制的三电平逆变器及中点平衡策略张国荣，周同路，李讯（教育部光伏系统工程研究中心（合肥工业大学），安徽省合肥市230009）摘要:针对二极管钳位式三电平逆变器（NPC）的中点电位不平衡问题，在空间矢量调制（SVPWM）下，本文提出一种混合式中点电位平衡策略。在低调制度下，采用十三矢量法调制，该调制只使用1个零矢量、6个中矢量和6个大矢量來合成参考矢量，可以収得更好的平衡效果；在高调制度下，对传统七段式调制加以改进，调节正负小矢量的作用，最大限度减小中点电位波动。并采用准PR控制跟踪指令电流，根据最优

2、二阶系统理论整定了参数。最后，在MATLAB/simulink中搭建了仿真模型，验证了的中点平衡策略和准PR控制的正确性。关键词：中点钳位式逆变器；中点电位平衡；混合式；空间矢量调制；准PR控制中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：Quasi-PRcontrolledthree-levelinverterandneutral-pointbalancestrategyZhangGuorong,ZhouTonglu,LiXun(EngineeringResearchCenterforPhotovolt

3、aicSystem,MinistryojEducation,HefeiUniversityofTechnology,Anhui230009,China)Abstract:Aimedattheneutral-pointunbalanceproblemofneutral-pointclamped(NPC)three-levelinverter,thispaperproposedahybridneutral-pointbalancestrategyunderspacevectorpulsewidthmodula

4、tion(SVPWM).Underlowmodulationindex,thirteen-vectormodulationwasusedtogainrelativelybatterneutral-pointbalanceeffect.Thismethodemployed1zerovector,6mediumvectorsand6largevectorstosynthesizethereferencevector.Underhighmodulationindex,amethodwhichmodifiedth

5、etraditionalseven-stagecenteredmodulationwasadapted.Itcouldminimizethefluctuationofneutral-pointpotentialbyadjustingthefunctiontimeofpositiveornegativesmallvectors.Quasi-PRcontrollerwasadaptedtotrackthecommandcurrent.Theparameterswerechosenaccordingtoopti

6、maltheoryofsecond-ordersystem.Atlast,asimulationmodelwasestablishedinMATLAB/simulinktoverifythecorrectnessofmiddlepointbalancingstrategyandquasi-PRcontrol.Keywords:neutral-pointclampedinverter,neutral-pointpotentialbalance,hybrid,spacevectormodulation,qua

7、si-PRcontrolo引言随着变流器向中高压、大容量发展，自1981年日本长岗大学教授AkiraNabea提出二极管钳位式（NPC）三电平拓扑结构以來，该拓扑以其输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小等优点，得到了国内外学者的广泛关注和研究，并取得了大量的成果和成功的应用⑴。基金项目：广东省引进创新科研团队计划资助（项目编号：201IN015）：国家863高技术基金项目（201IAAO5A1O7）。二极管钳位式三电平拓扑中点电位的平衡成为研究的热点。文献［2］详细分析了屮点电位不平衡的原因。并指出中

8、点电位的可控性和调制度以及负载的功率因素有关，当负载的功率因数为0且调制度为1时可控性最低。文献［3］分析了负载中的谐波分量对中点电位的影响。文献［4］通过上下电容之间的电压差设计滞环并设置正负小矢量分配系数来调节中点电位。文献⑸通过计算中点电流设计闭环控制，实现正负小矢量的分配系数的精确调节，从而实现屮点电位的精确控制。文献［6］提出一种十三矢量调制方式，不使用小矢量合成参考电压，对中点电位平衡效杲在低调制度下明显。文献［7