【摘 要】
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中点箝位型三电平逆变器自1981年被日本学者提出之后,迅速地应用于中高压、大功率领域。该拓扑结构与传统两电平的拓扑结构相比,具有明显的优势,器件承受的电压仅为后者的一
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中点箝位型三电平逆变器自1981年被日本学者提出之后,迅速地应用于中高压、大功率领域。该拓扑结构与传统两电平的拓扑结构相比,具有明显的优势,器件承受的电压仅为后者的一半,输出波形得到改善。但三电平逆变器中,功率器件的个数要多于两电平,随着功率器件的增多,损耗也急剧增加,散热问题变得不容忽视。同时,中点电位不平衡是NPC三电平逆变器一直存在的问题。本文针对以上两个问题进行了研究,主要研究内容如下：1、介绍了NPC三电平逆变器常用的调制策略的基本原理,如SPWM、 SVPWM等调制方法的基本原理,重点对SVPWM调制策略进行了研究。2、针对NPC三电平逆变器直流侧中点电位不平衡问题,本文对NPC三电平逆变器的拓扑结构、工作原理进行了分析,介绍了空间矢量的分布。在此基础上,重点对最近三矢量法(NTV),最近虚拟三矢量法(NTV2)进行了讨论。3、针对虚拟矢量调制策略增加了功率器件损耗的问题,分析了损耗的主要来源。本文在虚拟矢量调制的基础上进行了改进,对中矢量、小矢量进行虚拟。对两对小矢量分配了两个不同时间调节因子,同时引入电压调节系数。准确的计算时间调节因子,更合理地分配矢量的作用时间,增强对中点电位的控制能力。利用三电平SVPWM策略与三电平SPWM策略的调制波等效关系,对损耗等指标进行了分析。将一个周期内开关矢量的切换转换为三个电平状态的切换,一定程度上减小了器件的损耗,使系统的工作效率有所提高。4、本文搭建了NPC三电平逆变器的主电路和功率器件的驱动电路。对SVPWM、NTV2调制方法进行了中点电位的仿真与实验分析,对NTV以及改进的NTV2进行了损耗的仿真与实验分析,仿真结果和实验结果都验证了方法的可行性与有效性。
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