三电平逆变器中点电位不平衡原因与控制策略

本文主要探讨了中点电位不平衡问题在三电平逆变器中的重要性及其原因分析。三电平逆变器，由于其直流侧电压等级高且谐波含量较少，具有显著的优点。然而，它的一个关键挑战是中点电位的不平衡，即逆变器直流侧上、下两电容电压不一致，这可能导致开关器件过压、交流谐波增加，从而影响逆变器性能和安全性。 造成中点电位不平衡的因素多种多样。首先，输入的PWM（脉冲宽度调制）不对称会导致电流分配不均，进而影响电容电压的平衡。其次，功率器件参数的不匹配，如晶体管的开关特性差异，也会引起电压波动。此外，开关器件的动作延迟也可能造成电流作用的不均衡。最后，无论是流入还是流出中点的电流，其作用方式不对称也会导致中点电位不稳定。 换流过程中，当输出电压为零电平时，中点电流会作用于电容进行充放电，这直接驱动了电压波动。因此，控制中点电位的稳定至关重要。文章重点介绍了一种针对三电平逆变器中点电位漂移问题的解决方案，即通过在每个相的PWM调制波中叠加零序电压分量的控制策略。这种方法旨在通过调整脉冲宽度，使得电流更加均匀地分布，从而减小电位不平衡。 作者刘玲玲、王卫安和陈艺峰基于湖南工业大学电气与信息工程学院和南车株洲电力机车研究所的联合研究，详细分析了中点钳位型三电平逆变器的工作原理，并利用Matlab进行了仿真验证。他们的研究表明，这种控制策略能够有效地抑制中点电位的漂移，证明了其在实际应用中的正确性和可行性。 该篇研究论文的关键词包括“三电平逆变器”、“PWM调制”、“中点电位漂移”以及“零序电压”，这些关键词揭示了研究的核心技术领域和解决的关键问题。本文提供了一种实用的策略来解决三电平逆变器中常见的中点电位不平衡问题，对于提高逆变器性能和系统稳定性具有重要意义。