赵钢王磊

（1.天津理工大学 自动化学院，天津 300384；2.天津市复杂控制理论与应用重点实验室，天津 300384）

1 引言

二极管钳位式三电平逆变器由于其自身的优点使其在高压大功率场合得到广泛的应用，相对于传统的两电平逆变器，由于采用了比两电平多一倍的器件，开关管两端的电压只为直流侧的一半，器件的开关频率相应地降低，所以三电平逆变器适应于中高压变换器中；其次，相对于两电平逆变器，三电平逆变器输出电压波形接近于正弦，降低了谐波含量。但是，二极管钳位式三电平逆变器主电路直流侧2个电容由于存在充放电现象，导致中性点波动，严重时会导致开关器件损坏，所以需要采用相应的算法加以控制。在控制策略方面，二极管钳位式三电平逆变器多采用空间矢量算法，该算法提高了电压利用率，减少了输出电流谐波，并且易于实现［1－2］。

2 二极管钳位式三电平逆变器主电路拓扑结构分析

图1 三电平逆变器主电路Fig.1 Three－level inverter main circuit

在图1中，逆变器直流侧电压为Ud，每相由4个开关管构成，中间2个开关管辅有二极管，这样每相有3种开关状态。当T11，T12导通T13，T14关断，此时输出电压为Ud／2，设此时的开关状态为1；当T12，T13导通T11，T14关断，此时输出电压为0，设此时的开关状态为0；当T13，T14导通T11，T12关断，设此时的开关状态为－1。这样，逆变器的输出有27种开关状态，除去8种无效的状态后，剩下19种开关状态。

逆变器输出的三相空间矢量为

空间矢量包括4种矢量，大矢量，中矢量，小矢量，零矢量：其中大矢量对应输出2Ud／3的电压模长，中矢量对应输出的电压模长，小矢量对应输出Ud／3的电压模长，零矢量对应输出为0的电压模长。……