三电平NPC整流器控制策略及中点电位平衡技术研究

摘要

伴随着我国现代工业化进程的进一步腾飞，低压小功率设备己远远不能满足社会生产的需求。因此，对高压大功率变换技术的研究已逐渐成为现代电力电子技术的热点。多电平整流器凭借其拓扑结构优良，控制策略简单，成本合理等优势，在大功率交流电机变频调速、城市轨道交通、电力系统有源滤波与无功补偿、高压直流输电等领域得到了广泛的应用。但多电平整流器中点电位存在偏移问题本课题针对NPC三电平整流器的中点电位偏移问题展开研究工作。 首先，详尽地分析了NPC三电平整流器的工作原理和传统SVPWM调制算法。建立了基于开关函数的三电平整流器数学模型，提出了一种基于dq轴解耦的控制策略。针对传统 SVPWM 算法涉及大量三角函数运算，不利于实时控制的缺点，提出了一种基于扇区划分的简化SVPWM算法，简化了调制方法。 其次，针对NPC三电平整流器的中点电位偏移问题，对其产生的原因及其危害，以及各个矢量对中点电位的影响进行了分析，同时对其控制方式进行了概述。在此研究基础上，本课题采用基于优化虚拟空间矢量PWM调制算法的闭环控制方案，来实现对NPC三电平整流器中点电位平衡的控制。 再次，依据上面的理论研究，利用MATLAB/Simulink仿真软件对本课题所提出的基于扇区重新划分的简化 SVPWM 调制算法和中点电位平衡闭环控制方案进行了仿真分析，仿真结果验证了该简化算法的正确性和中点电位平衡闭环控制方案的有效性。 最后，在天煌THEAZT-3C型电力电力电子与调速系统创新平台上进行各项功能实验，以DSP TMS320F28335作为主控芯片进行系统核心进行研究，整个平台硬件主要包括三相交流电源，主控制器模块，三电平整流驱动模块，三电平整流及采样模块，电压和电流信号观测模块；软件部分采用CCS3.3开发工具进行 DSP 编程。通过对各个测量波形及数据的分析，验证了本课题提出的整流器控制策略的正确性以及中点电位控制策略的优异性。

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