摘要：多电平PWM整流器的功率器件所受应力小,网侧输入电流谐波含量少,可以在单位功率因数下运行,且能量可双向流动,因此在中高压大功率变流领域有广泛的应用。在多电平PWM整流器的控制策略中,空间电压矢量调制(SVPWM)的控制算法的中间直流电压利用率高、调制比大,且可以优化输出波形,更适合数字化控制系统的实现。这些优点使得SVPWM逐渐成为多电平PWM整流器的控制策略研究的热点方向。
本文主要从以下几个方面开展对三电平PWM整流器的研究：
(1)通过对多电平整流器的三种主要电路拓扑的介绍,选择以二极管钳位型三电平变流器作为研究对象,分析其电路工作原理,说明三电平NPC变流器与两电平变流器相比的优势所在。
(2)详细分析了三电平整流器的SVPWM的控制算法的实现。首先介绍了空间电压矢量调制的基本原理,说明以三个基本矢量来合成参考矢量的方法；之后通过详细的分析计算,说明参考矢量空间位置的判断方法和各基本矢量的动作时间和开关顺序的计算公式,从而得出SVPWM的控制算法的实现方案。
(3)针对三电平二极管钳位型PWM整流器中出现的中点平衡问题,分析其产生的原因,基于SVPWM控制算法上提出一种基于分配因子的中点平衡控制算法。通过仿真验证其控制算法的可行性。
(4)针对电力系统对风电并网的低电压穿越的要求,分析电网跌落对风电变流器的影响,提出一种基于耗能型的Crowbar电路来实现低电压穿越的能力。并通过仿真验证设计的合理性。
(5)利用MATLAB仿真软件对本文提出的SVPWM控制算法进行仿真验证。并搭建三电平变流器实验平台,完成三电平整流器的实验,证明了算法的可行性。
