与传统的两电平逆变器相比,三电平逆变器具有诸多优点,如谐波含量低、开关器件上的电压应力降低以及在较低开关频率下能得到良好的正弦输出波形等。目前,这种技术已被应用于无功功率补偿、船用传动和轧钢机等领域。在一些调速驱动系统中,有些厂家已经开始将三电平二极管钳位型(NPC)逆变器商业化,但它存在一个问题,即直流侧两个分压电容上的电压大小不等而造成的中点电位不平衡。
本文针对这个问题,分析了NPP不平衡所带来的影响,并研究了一种基于SPWM控制的稳压器设计。通过Matlab/Simulink仿真,我们证明了此设计方案的可行性。
目前控制中点电位平衡的技术可以分为硬件改造和基于SPWM或SVPWM策略两类。前者需要额外的硬件元件,而后者通过调整开关状态来实现中点電壓調節。
在SVPWM控制技术中,利用冗余开关状态来控制中点電壓,但由于冗余開關狀態與中點電壓間關係複雜,因此准確地選擇開關狀態以達到電壓平衡是很困難的一項任務。此外,這種方法僅考慮輸出電壓波形合成,並且需要一個算法來調整三個相間直流母線上功率的平衡,它們將導致逆變器中的3次諧波,使得直流側所需的大容量增加。
為了解決這些問題,本文提出了一種基于PI调节器和闭环系统設計,以减少諧波影響並提高系統性能。在实验过程中,我们发现当加上该稳压器时,线电压和相电流波形均有所改善;同时,直流侧2个分压电容之间的Voltage Difference明显减小。这表明我们的设计有效地解决了三 电 平 NPC 型 逆 反 机 中 点 电 位 不 平 衡 的 问 题。