三电平逆变器中点电位控制：零序电压策略

"本文主要探讨了三电平逆变器的中点电位控制算法，旨在解决直流侧电容中点电位漂移的问题。通过在每相调制波中注入零序电压分量，实现了对中点电位的有效控制，从而提高了直流电压的利用率。该方法基于PWM调制技术，通过数学公式推导了零序分量的计算方法，并通过Matlab/Simulink仿真进行了验证。" 三电平逆变器是一种先进的电力电子变换设备，具有输出电压等级多、谐波含量低等优点。然而，由于其独特的拓扑结构，直流侧电容的中点电位容易出现漂移，影响系统稳定性和效率。为了克服这一问题，研究者提出了一种注入零序分量的方法。 在传统的正弦脉宽调制（PWM）策略中，通过改变开关器件的开通和关断时间来调整输出电压的形状。但在三电平逆变器中，通过在每相指令电压Va、Vb、Vc中注入适当的零序分量Vz，可以形成鞍形波，这种波形在经过PWM调制后，虽然各相电压含有零序分量，但在线电压合成时，这些分量相互抵消，保持了线电压的正弦特性。这样做的好处在于减少了功率器件的开关次数，提高了直流电压的利用率。 根据数学推导，可以建立中点电位的控制模型。在式（17）中，目标是使中点电位变化为0，即控制VrefA、VrefB、VrefC（注入零序分量后的调制电压）的平均值等于零，以达到抑制中点电位漂移的效果。这个模型结合了控制理论，确保了零序分量的计算和应用能够有效地稳定中点电位。 在实际应用中，通过Matlab/Simulink进行仿真验证了该控制策略的正确性和可行性。仿真参数包括直流电压、电容值、调制波相电压有效值、开关频率、滤波电感值、阻性负载以及电容电压初值等。仿真结果显示，注入特定的零序分量后，调制波的峰值降低，形成鞍形波，扩大了线性调制区域，提高了直流电压的利用率。 三电平逆变器的中点电位控制算法通过注入零序分量，成功解决了中点电位漂移问题，优化了逆变器的性能。这种方法不仅理论上可行，而且在仿真验证中表现出了良好的效果，为实际工程应用提供了理论支持。