三电平变频器及其中点电位平衡控制研究

【摘要】：随着电力电子技术的发展，高压大功率多电平逆变器逐渐成为研究热点。与两电平相比，多电平逆变器因为其可用低压器件达到相对高的电压输出、器件损耗小、输出波形谐波小等特点而得到广泛应用。而同时，多电平逆变器同样也具有相应的不足之处：开关器件所承受的电压不均衡；直流侧电容上的电压波动降低了电容的寿命；逆变器输出电压波形发生畸变。本文以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象，分析中点电位不平衡原因及解决方法，并在此基础上实际研发了三电平变频器，现已投入生产。主要工作如下： 首先，本文研究了三电平逆变器的拓扑结构，并详细分析了二极管箝位式三电平逆变器的工作状态。 其次，从硬件拓扑结构、软件控制策略及元器件等角度详细分析中点电位波动的原因。针对中点电压的平衡问题，深入研究几种中点电位平衡控制的策略，并对各种软件及硬件平衡控制策略进行了对比和分析。 最后，应工程项目要求，研制了一套三电平中压变频器，进行了硬件与软件设计，以此搭建了主电路和控制电路，编写了中点电位平衡控制算法和其他相关控制程序，最后做了一些实验对相关软硬件进行了验证。