三电平逆变器中点电位平衡控制研究论文

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1、三电平逆变器中点电位平衡控制研究毕业论文目录摘要IABSTRACTII1前言42三电平逆变器的拓扑结构及其工作原理62.1引言62.2飞跨电容型三电平逆变器62.2.1拓扑结构及工作原理62.2.2飞跨电容型三电平逆变器的特点82.3级联型三电平逆变器82.3.1拓扑结构及工作原理82.3.2级联型三电平逆变器特点92.4中点钳位型三电平逆变器92.4.1拓扑结构及工作原理92.4.2NPC三电平逆变器的特点102.5本章小结103NPC三电平逆变器SVPWM控制方法研究113.1引言113.2NPC三电平逆变器空间电压矢量113.3NPC三电平逆变器空间电压矢量PWM

2、的传统算法133.4矢量分配及优化173.5本章小结184中点电位平衡控制研究204.1引言204.2NPC三电平逆变器中点电位不平衡原因204.3中点电位平衡控制224.4调节因子失效与修正234.5本章小结245实验仿真255.1引言255.3仿真结果275.4本章小结296全文总结30致谢3129攀枝花学院本科毕业设计（论文）1前言1前言需要应用到逆变器的场合非常广泛，在能源转换的过程中起着不可或缺的作用，而两电平逆变器由于具有功率管的开关损耗高、输出电压电流谐波含量较高、功率管承受的电压较大的等特点，在中高容量场合应用得不是很广泛。三电平逆变器的出现，将大功率逆

3、变器的研究提升到了新的阶段。如果是要跟两电平逆变器相比较的话，则三电平逆变器具有以下优势：（1）开关管的开关损耗低；（2）相同开关频率下，输出电压电流谐波含量大幅降低；（3）开关管承受的电压为直流电源电压的一半[1]。因此，三电平逆变器在高压变频器、静止无功发生器、有源电力滤波器、柔性交流输电、电网无功补偿和吸收等多个领域得到了广泛的推广。其中，NPC三电平逆变器是相对与其它拓扑结构的逆变器被研究得最为热门的。该逆变器由于自身拓扑结构特点，难于避免地出现直流侧中点电位不平衡现象。中点电位不平衡会给逆变系统带来诸多问题，主要为：系统器件击穿风险增大，输出波形产生畸变，输出

4、波形谐波含量增大，功率管承受电压增高以及使用寿命变短，导致系统输出电能质量变差。为了使NPC三电平逆变器安全稳定地运行，必须确保直流侧电容中点电位平衡。平衡中点电位的方法主要有两种，分别为硬件控制方法和算法控制方法。硬件控制方法则是选择在直流侧使用两个独立的直流电源，直接避免了中点电位不平衡；算法控制方法则是通过调整脉冲宽度调制（PWM）脉冲序列来平衡中点电位。如果采用硬件控制方法，则增加硬件使系统成本增加，如果采用算法控制方法则不会增加系统成本，因而更具用吸引力。本文的研究目的就是采用算法控制方法中的一种来实现中点钳位型三电平逆变器中点电位平衡控制。该方法是以SVPW

5、M算法为基础，引入调节因子，并分析在部分区域失效的原因和提出修正的方法。本文的主要内容划分为六个章节进行阐述，各个章节的主要内容如下：第1章阐述了本课题的研究背景和意义，扼要介绍了中点钳位型三电平逆变器的优缺点和本文的研究目的。第2章阐述了常见的三电平逆变器拓扑结构以及工作原理，具体分析了相对应的优缺点。第3章介绍了中点钳位型三电平逆变器SVPWM理论知识和传统算法，给出了矢量作用时间的计算公式并提出矢量的优化策略。第4章针对中点钳位型三电平逆变器拓扑结构分析中点电位不平衡的原因，建立中点电流的数学模型，提出中点电荷的调制方法。29攀枝花学院本科毕业设计（论文）1前言第

6、5章在MATLAB/Simulink仿真平台上对中点电位平衡控制进行仿真并验证该控制方案的正确性和可行性。第6章对全文的内容进行总结，并且提出了算法中存在的一些问题和给出了进一步研究方向的指导和个人建议。29攀枝花学院本科毕业设计（论文）2三电平逆变器的拓扑结构及其工作原理2三电平逆变器的拓扑结构及其工作原理2.1引言三电平逆变器发展出很多类型的拓扑结构，目前常见的有以下三种：飞跨电容型三电平逆变器（Flying-capacitorThree-levelInverter)、级联型三电平逆变器（CascadeThree-levelInverter）、中点钳位型三电平逆变器

7、（Neutral-point-ClampedThree-LevelInverter）。下面分别就这三种常见的三电平逆变器拓扑结构进行分析。2.2飞跨电容型三电平逆变器2.2.1拓扑结构及工作原理飞跨电容型三电平逆变器[2]的电路拓扑结构如图2-1所示。图2.1飞跨电容型三电平逆变器拓扑结由图2.1可以看出，该拓扑结构中每个桥臂包含四个开关器件，四个反并联二极管和一个电容。另外，直流侧有两个相同的电容器串联，因此，飞跨电容电压必须等于，这样电路才能正常工作。以A相为例子，开关与、开关与工作状态互补，并以表示A相的输出状态。如图2-2(a)所