基于电荷平衡的三电平中点电位寻优控制.pdf

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1、第48卷第8期电力电子技术Vo1．48。No．82014年8月PowerElectronicsAugust2014基于电荷平衡的三电平中点电位寻优控制张云凤，王羽，韩冬，张俊升(中国矿业大学，信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：针对中点箝位(NPC)三电平逆变器存在的中点电位不平衡问题，通过分析研究不同开关状态对中点电位的影响，提出了一种基于电荷平衡的NPC三电平逆变器中点电位寻优控制方法，通过寻优计算出最优的开关序列及复用矢量作用时间参数。使得在一个采样周期内流入中点的电荷量与直流母线电容偏差的电荷量相等，达到控制中点电位平衡的目的。通过实验结果验证了控制方法的可行性和中点

2、平衡的有效性。关键词：逆变器；中点电位：寻优控制中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)08—0019—03Three．1evelNeutralPointPotentialOptimizationControlBasedontheBalanceofChargeZHANGYun—feng，WANGYu，HANDong，ZHANGJun—sheng(ChinaUnwemi~ofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：Inordertofigureouttheunbalanceproblemofthen

3、eutralpointpotentialinneutralpointclamped(NPC)th-ree—levelinverter，basedonthebalanceofcharge，anovelneutralpointpotentialoptimizationcontrolalgorithmispro—posedbyanalyzingdiferentswitchstates’impactsontheneutralpointpotentia1．Inthisalgorithm，theoptimalswitchsequenceandmultiplexvectoroperationtimep

4、arametercanbeobtainedbytheoptimalcalculation，ensuringthatthechargeflowingintothemidpointandthechargedeviationofDCcapacitorareequalinasamplingperiod．Thus，thegoalofcontrollingthebalanceoftheneuralpointpotentialcanbeachieved．Thefeasibilityandefectivenessofthemethodareverifiedbyexperimentalresults．Ke

5、ywords：inverter；neuralpointpotential；optimizingcontrol1引言2中点电位波动原理二极管箝位式三电平逆变器【t口NPC三电平图1为三电平逆变器主电路拓扑结构，为逆变器是最早提出的一种多电平逆变器拓扑结直流母线电压；，为电容C，电压；i为构。这种逆变拓扑由于其自身结构的优点，在高压中点电流；ii，。为逆变器输出电流。每相有3种开大功率变频调速系统、有源滤波、动态无功补偿和关状态。共有3，种开关状态，其空间矢量分布如新能源等领域得到了广泛的研究与应用【。中点图2所示。可见，三电平逆变器的同一矢量位置可不平衡是NPC三电平逆变器存在的固有问题，

6、由能对应不同的开关状态组成的矢量。即存在一定的于负载电流流过NPC三电平逆变器的三相桥臂冗余矢量．根据电压矢量幅值不同可将27个空间时会在中线上产生一定的交流电流，此中线电流电压矢量分为：大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。流入到直流电容中。对电容进行充放电，从而造成两个直流电容电压上产生相应的交流波动。此外负载突变时出现的瞬时不平衡电流也可能会使两个直流电容电压在动态过程中产生偏差。此处分析了中点电位波动的原因，给出了不同开关状态对中点电位的影响，提出了一种基于电荷平衡的三电平中点电位寻优控制方法，并通过实验验证了该控制方法的有效性。图1三电平逆变器主电路拓扑结构定稿日期：2014—04—

7、30Fig．1Three—levelinvertermaincircuittopologystructure作者简介：张云凤(1987一)，男，辽宁朝阳人，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动。对于大矢量，开关状态使得输出负载直流侧19第48卷第8期电力电子技术Vo1．48．No．82014年8月PowerElectronicsAugust2014正负端直接相连，电流并不单独对C，C2进行充4中点电位寻优控制放电．故大矢量作用时