动态搜索调节调制波偏置的SPWM三电平逆变器中点电压平衡控制方法

吕建国，吴馥云，胡文斌，应展烽，吴军基

（1.南京理工大学 能源与动力工程学院，江苏 南京 210094；2.南京理工大学 自动化学院，江苏 南京 210094）

0 引言

近年来，多电平逆变器已经广泛地应用在中高压大功率变换场合，其电路拓扑与控制方法也成为了研究热点。与两电平逆变器相比，多电平逆变器具有功率开关器件电压应力低、电磁噪声低和输出波形谐波畸变率低等诸多方面的优点[1]。多电平逆变器输出电平数越多，所得到的阶梯波平台阶数越多，则输出波形越接近标准工频正弦波。三电平逆变器已成为多电平逆变器中的首选，其中代表性的电路拓扑之一是二极管箝位型NPC（Netrual Point Clamped）三电平逆变器。该拓扑直流侧必须用到2个串联的直流母线电容，则逆变器输出桥臂相电压有3种电平，线电压有5种电平。在理想情况下，每个电容的电压为直流母线电压的一半，但实际系统中由于电容容值存在误差、开关器件特性不一致、三相不平衡运行等因素使得2个直流母线电容电压有偏差，出现中点电压不平衡，这是该拓扑固有的典型问题。中点电压不平衡情况将影响输出波形质量，使得输出电压含有低频谐波（如3次谐波）或直流偏置，同时会增加开关管的电压应力；严重时会损坏开关管，影响系统正常工作[1-5]。因此，中点电压平衡控制问题一直是三电平逆变器的研究重点。

针对该问题，国内外学者提出诸多中点电压平衡控制问题的方法，主要分为2类主流的方法：基于空间矢量调制进行中点电压平衡控制[2-9]；……