NPC三电平逆变器电压平衡研究.pdf

第 32卷 第 1期 电工 电能 新 技 术 Vo1．32，No．1 2013年 1月 AdvaneedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergy Jan．2013 NPC三电平逆变器电压平衡研究 聂振宇 ，郭小斌 (1．浙江海洋学院，浙江 舟山316000；2．江西省 电力设计院，江西 南 昌330029) 摘要 ：对应用较多的空间电压矢量脉宽调制的二极管箝位式三电平逆变器的工作情况进行 了介 绍 ，针对此逆变器在实际使用中电容电压不平衡的问题进行了分析 ，提 出了利用检测直流侧 电容电 压差值和中点电流瞬时值进行滞环控制 以切换两个等效的矢量作用脉冲序列来使 电容电压达到平 衡的方法。实验结果表明，此方法可以有效地抑制电容电压不平衡 的程度 ，使电容电压不平衡度在 2倍滞环环宽以内。器件开关损耗和开关频率比较低且调制方法较简单、易行，具有一定的实用价 值 。 关键词 ：三电平逆变器；空间电压矢量；中点电压平衡 ；滞环控制 ；DC·AC变换器 中图分类号：TM464 文献标识码 ：A 文章编号：1003—3076(2013)O1-0043-04 别为 (PPP)、(000)、(NNN)；长矢量有 6个，开关 1 引言 状态分 别 为 (PNN)、(PPN)、(NPN)、(NPP)、 二极管箝位式三 电平逆变器 自从 1980年 日本 (NNP)、(PNP)；中矢量有 6个 ，开关状态分别为 学者南波江章在 IAS年会上提出后，由于其输 出电 (PON)、(OPN)、(NPO)、(NOP)、(ONP)、(PNO)； 压谐波含量低 、器件承受开关应力低 、适用于中高压 短矢量实际上只有 6个 ，每个短矢量具有两个不 同 大功率场合等优 良的特性成：为了研究热点，许多学 的开关状态，在这两种开关状态 中可分为正短矢量 者对其调制方式和中点电压 F衡控制等进行了大量 和负短矢量，以第一扇区 I的短矢量 为例，正短 的研究工作 ，使二极管箝位式三 电平逆变器逐步实 矢量为 (PO0)，负短矢量为 (ONN)，其他短矢量以 用化。由于二极管箝位式三电平逆变器最常采用空 及 中矢量、长矢量、零矢量如图 1所示。 间电压矢量调制方式 ，本文针对 中点电压平衡控制 这个热点问题 ，通过分析空间电压矢量控制下二极 管箝位式三 电平逆变器工作原理 ，提出利用检测两 个电容 电压差值和中点电流瞬时值进行滞环控制以 切换两个等效的矢量作用脉冲序列来使 电容电压达 (P，N，N) 到平衡，实验结果表 明此方法简单、可靠，易于用数 字电路实现。 O、 2 三电平 SVPWM 调制技术 三电平 SVPWM调制技：术实质上是 由两 电平 (N，N，P) (oN，P) (P，N，P) SVPWM调制技术发展而来 的，将三相可能出现 的 图 1 三电平逆变器空间电压矢量图 开关状态组合全部考虑在 内，可得到 27个 电压 向 Fig．1 Spacevoltagevectordiagram ofthree—levelinverter 量。这 27个向量分布在六个大扇 区 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 V、Ⅵ中，其中零矢量有 1个 ，但开关状态有三种 ，分