與傳統(tǒng)的兩電平逆變器相比，三電平逆變器有很多優(yōu)點，例如諧波含量少，開關器件上的電壓應力降低，在較低開關頻率下可得到較好的正弦輸出波形，以及效率高等優(yōu)點，目前已被應用在一些中高壓大功率場所中，例如無功功率補償，船用傳動，軋鋼機以及其他變速驅(qū)動器中。在一些調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)和其他應用中，有些廠家已經(jīng)開始將三電平二極管鉗位型（又稱NPC型）逆變器商業(yè)化，但是它存在一個固有問題，即直流側兩個分壓電容上的電壓大小不等而造成的中點電位不平衡，這是由多種原因造成的。

　　本文針對三電平二極管鉗位型逆變器中點電位不平衡這個問題，分析了NPP不平衡所帶來的影響，研究了一種基于SPWM控制的穩(wěn)壓器的設計，進行了Matlab/Simulink仿真，仿真結果說明了此設計方案的可行性。

　　2兩類中點電位控制策略比較目前控制中點電位平衡的技術可以分為以下兩類：1）修改硬件電路或者增加額外的硬件電路1-2，這需要額外的電感、電容和開關元件來控制直流母線側兩個分壓電容上的充電和放電電流的變化率，由于此技術花費較大，目前一般不采用硬件電路技術來控制中點電位平衡；2）基于正弦脈寬調(diào)制（SPWM）或空間矢量控制策略（SVPWM）的修改1-2.關于這兩種調(diào)制策略的幾種中點電位控制技術已經(jīng)被廣泛提出來了。

　　以上提到的兩種控制技術都是在嘗試開通或關閉相應的器件來調(diào)整直流側兩個分壓電容的充放電，使得電容電壓盡可能達到平衡。

　　在SVPWM控制技術中，逆變器的冗余開關狀態(tài)被用來控制中點電位，而中點電位和逆變器開關狀態(tài)之間的關系很復雜，因此準確基于冗余開關狀態(tài)的選擇來平衡中點電位是很困難的。

　　在一些控制方案中，需要知道負載功率因數(shù)角的大小和瞬時功率流的方向，而它們在瞬態(tài)條件下是難以確定的。

　　在中提出的控制NPP的零序電壓解析算法，有很多的零序電壓表達式，其推導過程相當復雜。零序電壓與空間矢量調(diào)制中的開關狀態(tài)存在緊密聯(lián)系，因此零序電壓注人法可以被應用到空間矢量調(diào)制中。然而這些控制策略僅關注輸出電壓波形的合成，并且需要一個算法來調(diào)節(jié)三電平輸出電壓間直流母線上的功率平衡，它們會使逆變器的中點存在一個明顯的3次諧波，這將導致逆變器的直流側所需的電容容量有所增加。

　　零序電壓解析算法也適用于基于載波調(diào)制的技術中。各種基于載波的PWM技術，例如開關頻率恒定PWM技術、開關頻率可變PWM技術以及移相PWM技術，都可以使諧波總畸變率比較小化，并且提高輸出電壓。值得注意的是，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）已被用于三相阻感性負載的為三電平二極管鉗位型逆變器的拓撲結構圖。表1給出了三電平二極管鉗位型逆變器開關狀態(tài)與輸出電壓的關系（以u相為例）。表中“1代表開關器件導通，0代表開關器件關斷。

　　相電壓為在直流側2個分壓電容的電壓值不等（Vdc1=200V，F(xiàn)dc2=400V）時的相電壓和線電壓PWM波形和諧波含量頻譜圖。在這個條件下，諧波總畸變率較大，它們對于驅(qū)動器和一些其他應用場所來說是很危險的。

　　表2給出了在總的直流電壓為600V，且中點電位不平衡時線電壓的諧波總畸變率（THD）。

　　Vw2）2s/2r變換，即兩相靜止坐標系與兩相旋轉坐標系之間的變換，又稱Park變換。

　　點電位控制器的特性。

　　為包含PI控制器和逆變系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)圖，其中引用RU）為中點電位所希望的值，而CU）為中點電位的實際值。

　　利用獲得的閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程來找出PI控制器的參數(shù)。所提出的的閉環(huán)中點電位穩(wěn)壓器的特征方程為這是一個2階傳遞函數(shù)。Kp值確定了電壓響應，Ki值限定了電壓控制回路的阻尼因子，控制Kp值就可以控制穩(wěn)壓器的帶寬，如果Kp值過大，使得帶寬超過了3次諧波頻率（150Hz），那么中點電位穩(wěn)壓器將能夠降低3次諧波電壓的紋波。

　　基于本研究，把階躍響應輸人到調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中對這個完整的控制模塊進行測試。如所示為各種PI控制器參數(shù)下的瞬態(tài)階躍響應，中點電位穩(wěn)壓器的性能指標見表3.表3中點電位穩(wěn)壓器的性能指標Tab.3Performanceindicationof序號KpacK之間波動；在中點電位穩(wěn)壓器控制下，直流側2個分壓電容電壓的波動幅值明顯減小，相電流波形正負幅值絕對值均接近80，中點電流波動的幅值明顯減小，在之間波動，線電壓波形明顯得到改善。

　　試驗參數(shù)：載波頻率2kHz，調(diào)制深度為0.9，輸出頻率為50Hz實驗結果分析，當加人中點電位穩(wěn)壓器后，線電壓和相電流波形均有所改善；中點電位的波直流側電壓檢測動也有所減小。

　　仿真器微機I實驗總體設計方框圖表4主要器件及參數(shù)器件參數(shù)單相調(diào)壓器（TDGC1/0.5）輸入電壓220 V，比較大輸出電流4A比較高電壓600 V，允許電流35直流母線分壓電容（電解電容）耐壓450控制回路的穩(wěn)壓電容（極性電容）耐壓160 V，容量為220限流電阻（功率電阻）主回路為51控制回路為1kft三相異步電機（負載）額定功率60 W，額定電壓380耐壓值600開關頻率為20鉗位二極管（MUR860）反向電壓600 V，額定電流8（c）NPP電壓波形1有中點電位穩(wěn)壓器時波形7結論對于三電平二極管鉗位型逆變器，其直流側中點電位不平衡這個問題，需要通過中點電位穩(wěn)壓器來加以控制。本文通過Matlab仿真，通過在直流側和交流側分別采用PI控制器，引人偏移電壓信號Fff，構成了一個閉環(huán)系統(tǒng)，在這個閉環(huán)系統(tǒng)控制下，直流側中點電位不平衡在一定程度上得到了有效控制，仿真結果驗證了該方法的有效性；又以硬件電路為平臺，通過軟件控制來抑制中點電位波動，實驗波形也驗證了該方法在一定程度上有效。