中性点箝位型三电平单相逆变器中性点电位平衡控制方法

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1、船电技术2009年第12期中性点箝位型三电平单相逆变器中性点电位平衡控制方法高强汪光森刘德红(海军工程大学电力电子研究所，武汉430033)摘要：单相NPC逆变器可以利用现有耐压水平的开关器件实现输出谐波少、电磁干扰弱、共模电压低的高压大容量变频器，正在越来越多的应用于轨道交通等大功率驱动场合。针对单相NPC逆变器的中性点电位平衡控制问题，该文提出了通过在常规多电平载波调制的基础上利用开关冗余状态来调节电容充放电电流，控制中性点电位的控制方法。算法简单，容易实现，该方法的有效性得到了仿真结果的验证。关键词：中性点箝位型三电平单相逆变器中性点电位平衡控制PWM

2、控制中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1003—4862(2009)12．0018-06ANeutral--pointPotentialBalancingAlgorithmforThree·-levelSingle·phaseNPCConvertersGaoQiang，WangGuangsen，LiuDehong(NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：SinglephaseNPCconverterisanexcellentpotentialityinhighpowerapp

3、licationsandisincreasinglyacceptedforutilitysystems．Inthispape~asimplecontrolstrategytobalancetheDC—linkvoltt,eofthree—levelsinglephaseNPCinverterisproposed．Bychangingthepathoftheneutralpointcurrent,thevariationoftheDC·linkvoltageisbalancedfairlywellanditsrippleisalsoreducedsignifi

4、cantly．Moreove~theproposedbalancingalgorithmisverysimple．Itsperformanceisverifiedbysimulationresults．Keywords：neutralpointclampedinverter；neutralpointpotentialcontrol；pulsewidthmodulation位平衡控制策略L2】的文献较少。文献[2]提出了1引言通过调整器件死区时间来消除中性点电位偏移的电容均压问题是制约三电平中点箝位电路应思想，但这种实时改变死区时间的方法不适于实用的重要障碍。

5、中性点电位偏移会影响输出电压际应用；文献[3]克服了文献[2]的这一缺陷，但控的对称性，提高对主管阻断耐压的要求，增大输制算法复杂而且要在每个开关周期中根据中点电出电压谐波含量，使三电平向两电平退化。因此，位的变化对调制信号进行精确补偿，有一定的实在三电平逆变器研究中的一个重要课题就是中性现难度。由于拓扑结构相似，三电平三相NPC中点电位平衡控制⋯。性点电位的控制方法【4--13]对单相NPC有着许多目前，专门研究中性点箝位型三电平单相逆可借鉴之处。文献[4]一[8】提出了，在载波调制法变器(后文简称其为三电平单相NPC)中性点电下，通过在输出电压中添加零序

6、分量(相对于中收稿日期：2009—05—12作者简介：高强(1985一)男，硕士研究生，学科方向为电力电子与电气传动。18船电技术2009年第12期性点)来改变电容中性点电流的方向，调节电容别对应四组互补开关Sal(Sa5)，Sa2(Sa6)，Sa3电压的思想；文献[9】一[13]在空间矢量调制(Sa7)，Sa4(Sa8)，每一层中为高电平时上半桥(SVM)的框架下，提出了通过选择不同的冗余的开关管导通，为低电平时下半桥的互补管导通。开关状态的和改变开关导通时间来控制中性点电在上述载波调制模式下，各桥臂的开关管严位的思想。空间矢量调制较载波调制控制更为灵格按

7、照各相调制波与三角载波比较所得的PWM活，能够取得更好的控制效果，但随电平数的增脉冲序列动作，这样可以充分保证线电压输出(负多其控制难度大大增加。载电压)为预期波形(为简化讨论本节暂不考虑借鉴以上控制经验，本文从实际应用出发，负载对输出电压的影响)，但从保证线电压(即负针对三电平单相NPC中性点电位偏移问题提出载电压)为预期波形的角度来说，这并不是必要了一种基于载波调制的空间矢量调制方法，通过条件：如果调整各桥臂的脉冲输出，但调整后各在常规多电平载波调制的基础上利用开关冗余状时刻线电压输出与原来相同，那么从负载的角度态来调节电容充放电电流，控制中性点电位。算

8、来说，这两种控制方法将并无差别。因此，不同法简单，容