T型三电平逆变器的中点平衡建模与控制.pdf

２０１７年３月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第３６卷　 第２期 ６１ Ｔ型三电平逆变器的中点平衡建模与控制 李　 勇，郭　 勇，皇甫星星，王景霄，张茂强，刘为群 （南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 ２１１１０２） 摘　 要：Ｔ型三电平电路是一种新颖的钳位型拓扑，它通过双向开关实现直流侧中性点与负载的连接；与传统二极 管钳位（ＮＰＣ）相比，该电路器件少、器件损耗均匀、运行效率高，因此在光伏等新能源发电中得到大量应用。 中性 点电压平衡问题是该类电路的固有问题，需妥善解决。 文中首先分析了Ｔ型三电平中点电位的产生机理和影响因 素，接着建立了中点电位的数学模型，提出了一种基于调制波电压指令分区的分析方法，得到零序电压对中点电位 的解析表达式，据此建立了中点电位的平衡控制策略，并对控制器进行了设计。 最后通过仿真分析，验证了理论分 析的正确性。 关键词：Ｔ型三电平；中点平衡；ＰＷＭ调制；零序电压 中图分类号：ＴＭ３１５　 　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 　 文章编号： － － － ２０９６ ３２０３（２０１７）０２ ００６１ ０５ － 制（ＳＶＭ）调制算法上［７ １０］ ，主要思路是通过冗余 ０　 引言 小矢量的调整去控制中点电流，而对于载波调制 － 自日本学者ＮＡＢＡＥＡ等人于１９８０年提出中点 （ＣＢＰＷＭ）的研究相对较少［１１ １５］。 ＣＢＰＷＭ 容易 ［１］ 箝位型三电平 的拓扑以来，三电平因其与两电平 实现，且可通过载波层叠法扩展到更多电平的拓 相比，具有更低的单管耐压水平，更多的电平数，更 扑控制，而ＳＶＭ在超过五电平以后，算法将非常复 ［２］ 小的ｄｖ／ ｄｔ，在工业传动和新能源发电等领域 得到 杂；另一方面，ＳＶＭ 和ＣＢＰＷＭ本质上可以相互转 ［１７］ 广泛应用，也发展出了多种拓扑类型；这些拓扑大 换 ，因此对 ＣＢＰＷＭ 的研究和实践具有很高的 ［３］ 致可分为钳位型和级联型两种结构 ，前者包括二 价值。 极管钳位（ＮＰＣ）和电容钳位，后者则包含 Ｈ 桥级 本文首先分析了中点电位的产生机理和影响 联。 Ｔ型三电平是一种新颖的钳位型拓扑，通过双 因素，接着建立了中点电位的数学模型，提出了基 向开关实现直流侧中性点与负载的连接。 与传统 于调制波电压指令分区的方法，得到零序电压对中 ＮＰＣ相比，Ｔ型三电平器件少、器件损耗均匀、运行 点电位的解析表达式，据此建立了中点电位的平衡 ［３］ 效率高 ，因此在光伏等新能