李文善， 温旭辉， 张剑， 王又珑

(1.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院， 北京 100049； 2.中国科学院电工研究所， 北京 100190；3.齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院 ， 济南 250100； 4.中国科学院电力电子和电气驱动重点实验室，北京 100190)

0 引 言

在交通电气化领域，为提高续航里程，对传动系统的功率密度有较高要求[1]。在高速起动发电机控制系统中，既要求变流器输出波形质量最优，又对控制系统的响应速度有较强需求。此二者叠加高功率密度的限制后，提高变流器的开关频率成为行之有效的方式之一。宽禁带功率器件在高开关频率和功率密度方面性能优异[2-4]，但是其成本高于硅基器件，且存在门极振荡和电磁兼容问题[5]。本文着眼于当前工程实际，采用三电平拓扑实现开关频率的提高。

三电平变流器具有输出电压谐波含量小，共模电压低和效率高的优点[6-10]，广泛应用于航空发电机AC/DC变换[11]、光伏并网发电[12]以及中高压传动系统[13-14]。

针对箝位型三电平变流器存在中点电位不平衡问题，文献[15]提出虚拟矢量调制方法(virtual voltage space vector pulse width modulation,VVSVPWM)，实现了全工况的中点电位平衡控制[16]，弥补了传统空间矢量调制算法(space vector pulse width modulation , SVPWM)算法的不足，文献[14]针对传统虚拟空间电压矢量策略在中点电位偏置方面抑制能力不足，提出基于中点电位偏差闭环的虚拟空间矢量调制。但虚拟矢量调制算法在低调制比区存在基本矢量作用时间短的问题，进而形成IGBT门极信号出现窄脉冲。窄脉冲导致功率器件的不完全开通，增加了开关损耗，并引起输出波形畸变[17]，还可能引起功率器件的热积累烧毁[18-19]。……