三电平逆变器中点电位平衡的研究概述.pdf

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1、8<电气开关>(2008．No．4)文章编号：1004—289X(2008)04一0008—04三电平逆变器中点电位平衡的研究概述黄华(华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013)摘要：论述了中点钳位型三电平逆变器中点电位波动的成因及危害，分析概括了目前主要的中点电位平衡控制策略，并重点叙述了一种简单的基于三相正弦脉宽调制(sPwM)控制策略的中点电位的控制方法。经过综合分析。合理采用各种控制方法，可以得到满意的效果。关键词：三电平逆变器；中点钳位；中点电位波动；中点电位平衡控制中图分类号：TM46文献标识码：BSunlmarvofResearchonNeut

2、ralPointPotentialBalanceofThree—levelInveIrterHUANGH眦(EastChinaJiaotongUniVeI葛ity，Nanchang，Jiangxi330013，China)Abstract：Intllispaper，thecauseoffo咖ationandha珊ofvariationofneu缸al—pointpotentialofneutml—pointclamped山ree—levelinverterhavebeendiscussed，肌dthecurrentprimarys弧te舀es0fneutI．al—poi

3、ntpotentialbalancingcontrolhavealS0been肌alyzedandgenemlized．AttIlesametime，asimplecontmlmethodofneutr8l—pointpotentialbasedon出ree-phasesinePWMcontrolstr8tegyissigIlificantIyemphasized。Aftercomprehensiveanalysis，ad叩tingdifferentcon—trolmethodsproperlycouldreceiVe鳃ti8factor)，efkcts．Keyword

4、s：three—levelinverter；neutral—pointclamped；vadationofneutral—pointpotential；neutral—pointpotentialbal—ancingcontrol1引言2中点电位波动的成因中点箝位型三电平逆变器这种拓扑结构，由于每一个功率开关管上承受的电压仅为直流侧电压的一半，有利于提高装置的电压等级。同时，由于相电压有三种电平状态，比传统的二电平逆变器多了一个电平，三电平可以输出阶梯波，在同样的开关频率及控制方式下，三电平逆变器输出电压和电流谐波显著小于二电平逆变器。因此，三电平逆变器在中高压变频调速

5、、有源电力滤波器和电力系统无功补偿等领域有着广阔的应用前景¨’2J。本文论述了二极管钳位型三电平逆变器中点波动的成因和危害，重点分析了目前三电平逆变器中点波动的控制策略，主要有基于SVPwM的控制和基于SPwM的控制，并对每种控制分析概括了其优、缺点，为实际应用提供了一点参考。中点箝位型三电平逆变器采用两个电容串联来产生三个电平，而实际上，由于开关器件本身特性的不一致和变换器能量转换时中点电位参与能量的传输，加之电容值不可能到无穷大，三电平逆变器的直流侧两个电容的电压并不能完全相等，而是存在一定的波动，因此会产生两个电容电压分压不均的问题，即中点平衡问题pqJ。下面从本

6、质上来分析二极管钳位型三电平逆变器中点不平衡的成因，电路拓扑图如图1所示。中点电位的不平衡是由于直流侧电容C。、c：分压不均造成的．而电容电压的改变是通过流人或流出中点N的电流大小来实现的。具体以A相为例，图中i。表示从A相流出的负载电流。用K。、圪：表示C，、c2两个电容上的电压。表l是逆变器在l，0，一l三个模态时，K。、比的变化趋势。<电气开关>{2008．No．4)9图1二极管钳位型三电平逆变器表I不同模态下圪。，％的变化趋势模态电压KI％“>O1态O态一1态下降上升不变下降上升“>O1态0态一l态上升下降不变上升下降当逆变器处于1态或一l态时，虽然K。、比也会

7、发生变化，但是中点N的电位维持不变。而当逆变器处于O态时，中点N的电位就会随负载电流的流向而发生变化。当负载电流流出逆变桥时，中点电位降低；当负载电流流人逆变桥时，中点电位升高。在一个输出电压周期中，中点电位随着负载电流的流向周期性的发生波动，如果负载电流不平衡，就会使这种波动随周期渐渐积累，最后导致中点的偏移；影响系统的安全。所以，在二极管钳位型三电平逆变器中，中点电位的波动是必然存在的，控制的目的有两个，一是要在大范围内防止中点的偏移；二是在小范围内尽量减小中点波动的幅度，提高输出电压的质量。3中点电位不平衡的危害三电平逆变器直流电容