姜卫东, 王培侠,2, 王金平, 张学威, 翟 飞

(1. 合肥工业大学电气与自动化工程学院, 安徽省合肥市 230009;2. 合肥工业大学(宣城校区)信息工程系, 安徽省宣城市 242000)

0 引言

随着电力电子技术的发展,中点钳位型三电平变换器(neutral point clamped three-level converter,NPC-TLC)得到了广泛的关注[1-2]。由于NPC-TLC具有较低的器件电压应力和较好的输出谐波特性等优点,在低压电机驱动、可再生能源、电能质量和高压大功率等领域也得到了日益广泛的应用[3-4]。然而,该拓扑存在一个关键技术问题,即对中点电位的控制。

NPC-TLC常用的控制中点电位的方法有基于载波的脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)技术和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术。文献[5-6]指出了CBPWM与SVPWM的内在联系,可通过向CBPWM的调制波中注入特定的零序电压实现SVPWM。

文献[7-8]提出了几种基于CBPWM的中点电位控制方法。然而,这些方法对负载的功率因数有很大的依赖性。文献[9-10]中,针对SVPWM算法,提出了一系列的中点电位平衡方法,但其核心都是通过合理分配冗余矢量的作用时间,使中点电位在一定程度上达到平衡,但无法避免中矢量对中点电位的影响,导致在某些运行区域中点电位呈现出低频振荡。文献[11-12]针对非连续脉宽调制(discontinue pulse width modulation,DPWM)算法提出了相应的中点电位平衡算法,但是仍然无法克服中点电位的低频振荡问题。因为CBPWM,SVPWM,DPWM算法本质的一致性,这3种算法应用于高调制度、低功率因数场合时,中点电位都会出现低频振荡。

为了克服CBPWM或SVPWM的缺点,文献[13]提出一种虚拟空间矢量脉宽调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)方法,该方法在NPC-TLC的中点电位控制上表现出了优异特性,可在全范围内有效控制中点电位。……