基于三电平NPC逆变器的SVPWM算法及中点电压平衡策略研究

摘要

近年来，多电平逆变器在高压大功率电力电子领域得到了广泛的应用，它是一种新型的变换器，无需增加升、降压变压器和均压电路等硬件设备，主要通过改变电路的拓扑结构来得到高压大功率的输出。和两电平逆变器相比，具有开关频率低、谐波含量少、电压应力低等优势。本文以比较常见的二极管箝位型（NPC)三电平逆变器作为研究对象，对相关的空间矢量调制技术和中点电压不平衡问题展开深入的研究。
　　多电平逆变器的一项很关键的技术是PWM调制技术，调制方法的选择是否恰当直接影响着逆变器的工作质量。本文对三电平空间矢量调制的步骤做了详细的推导研究，包括扇区的划分与选择、基本矢量的选择与各自作用时间的计算、矢量优化等等。同时，针对其计算过程过于复杂的问题，介绍了两种SVPWM简化算法，并通过理论推导和仿真验证了这两种算法的正确性，省去了许多三角函数的计算，更有利于实现对逆变器的实时控制。
　　解决直流侧中点电压平衡问题才能保证NPC三电平逆变器正常工作。本文对NPC三电平中点电压波动和偏移的原因和所造成的危害作了简单的介绍，并对常见的消除中点电压不平衡的策略进行了详细分析，通过仿真验证了其效果，同时也分析了存在的不足。
　　针对传统中点电压控制方法的不足，引入了虚拟空间矢量脉宽调制)(VSVPWM的概念，对其做了详细的阐述，同时提出了基于VSVPWM的分配因子中点电压控制方法和可调中矢量控制方法，并根据相关的原理，利用 ulinkMatlab/sim搭建相应的仿真模型，验证了其正确性和相对传统控制方法的优越性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 NPC三电平逆变器的工作原理

2.1 NPC三电平逆变器的基本拓扑结构与稳定工作状态

2.2 NPC三电平逆变器工作状态的切换

2.3 NPC三电平逆变器的数学模型

2.4 本章小结

第三章 NPC三电平逆变器SVPWM简化算法研究

3.1 传统的NPC三电平逆变器SVPWM调制方法

3.2 基于参考电压矢量分解的简化三电平SVPWM算法

3.3 基于60°坐标系的NPC三电平逆变器SVPWM调制方法

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第四章 中点电位平衡控制研究

4.1 中点电位不平衡的原因

4.2 传统的三电平中点电位平衡控制策略

4.3 虚拟空间矢量调制算法的基本原理

4.4 基于VSVPWM的分配因子法

4.5 基于可调虚拟空间矢量的中点电压控制法

4.6 本章小结

第五章 仿真与分析

5.1 三电平SVPWM逆变器的仿真模型

5.2 仿真结果

5.3 本章小结

第六章 总结

6.1 主要工作回顾

6.2 本课题今后需进一步研究的地方

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢