高 瞻 李耀华 葛琼璇 赵 鲁 王 珂

一种三电平中点钳位变流器改进型载波反相层叠脉宽调制策略

高 瞻1,2李耀华1,2葛琼璇1,2赵 鲁1,2王 珂1,2

（1. 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室（中国科学院电工研究所） 北京 100190 2. 中国科学院大学 北京 100049）

三电平中点钳位变流器载波反相层叠脉宽调制（PODPWM）策略可降低共模电压，但其存在相电压两电平跳变（TLJ）和难以添加中点电位平衡控制策略的缺陷。为解决以上缺陷，该文首先分析PODPWM的基本原理及其等效的空间矢量序列。在此基础上，通过对调制波叠加特定零序分量并在调制波采样值过零点处选择使用特定方向的三角载波，得到可防止TLJ的改进型PODPWM（IPODPWM）及其中点电位平衡控制策略。最后推导IPODPWM作用下的共模电压、直流电压利用率、相电压频谱和开关频率，并设计基于IPODPWM的同步调制方法。仿真和实验结果表明，所提IPODPWM能够避免相电压两电平跳变并控制中点电位平衡，且具有共模电压小、直流电压利用率高的优点。

三电平 载波反相层叠脉宽调制 两电平跳变 中点电位平衡 共模电压

0 引言

三电平中点钳位（Neutral Point Clamped, NPC）变流器于1980年由A. Nabae首次提出[1]，其主电路拓扑如图1所示。三电平NPC变流器具有器件电压应力低、结构简单、便于背靠背运行等优势，因此在牵引传动、光伏发电、挖掘盾构等领域得到广泛应用[2-4]。

图1 三电平NPC变流器电路拓扑

共模电压为负载中性点与参考电位点之间具有高频、高幅值特性的零序电压[5]。当三电平NPC变流器应用于牵引传动系统时，共模电压会对牵引电机的轴承寿命和绝缘性能产生不良影响并造成电磁干扰[6-8]。……