一种新型三电平变频器拓扑及其控制策略研究

目前,中点箝位型三电平变换器是中高压变频技术领域应用研究的热点。其中,提高功率因数、减小输入输出电流谐波以及中点电位平衡等是研究的核心问题。针对这些问题,本文提出了一种新型的三电平变频器拓扑结构,并从提高功率因数、减小输入输出电流谐波以及平衡中点电位等方面对其控制策略进行了研究。 本文对传统的“背靠背”式三电平变频器主电路拓扑进行了改进,使整流侧开关器件数目减少了一半。为了提高功率因数、减小输入电流谐波以及稳定整流输出电压,提出了电流电压双闭环控制结构和滞环电流PWM控制策略。 实现中点电位平衡是保证三电平变频器正常工作的重要问题。为了更好地解决这个问题,提出了一种与滞环电流PWM控制相融合的在整流侧实现中点电位平衡控制(NPB)的方法,克服了在逆变侧进行中点电位平衡控制导致变频器输出性能降低的缺点。 为了进一步提高变频器的输出性能,还对变频器的SVPWM调制方法中的扇区划分、矢量选择、矢量作用时间的快速计算以及矢量优化等问题进行了研究。采用优化后的开关矢量,可以在减小器件开关次数的情况下,仍能保证变频器输出性能。 最后,设计并制作了一台以TMS320F2812为控制器的三电平逆变器实验样机,进行了实验研究工作。仿真和实验结果表明本文提出的新型三电平变频器拓扑及其控制策略能够实现中高压下的高功率因数和低输入输出电流谐波的电能变换。