三电平逆变器控制方法与中点电位平衡的研究

近年来,三电平逆变器由于具有输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小的优点,在中高压调速领域、交流柔性供电系统的无功补偿中得到了广泛的应用。本文主要对三电平逆变器的拓扑结构及调制策略进行了深入研究,论述和分析了二极管箝位型中点电位的平衡问题,并得出中点电荷调制算法以及修正方法。 本文首先对多电平逆变器的研究意义和发展现状做了较为详细的综述。其次研究了多电平逆变器的三种基本拓扑结构,包括工作原理和各自的优缺点。在此基础上,研究了逆变器的两种控制方法——载波调制PWM方法和空间矢量PWM方法。着重论述了空间矢量PWM控制方法,分析了三电平空间电压矢量调制基本原理,提出了一种采用小三角形顶点矢量合成参考矢量的空间矢量脉宽调制算法,给出了小三角形区域判断规则、推导出各合成电压矢量的作用时间及矢量优化方法。然后以中点箝位型三电平逆变器的基本拓扑结构为基础,分析了中点电位不平衡的原因,并提出了中点电荷调制算法,面对试验中的失效情况详细分析原因,并提出了改善失效情况的修正方法。 本文最后在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建了分别以SPWM和SVPWM作为控制方法的仿真模型,及具有中点电位平衡功能的SVPWM控制方法的仿真模型。详细叙述了模型的搭建思路及主要功能模块作用,用仿真结果验证了之前所述各项方案的正确和可行性。