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基于多电平变换器的高压大容量交流调速技术是当今电力电子与电力传动领域的研究热点之一。本文对二极管箝位型三电平逆变器的空间电压矢量调制技术进行了深入研究，并以异步电机为负载研究和探讨了异步电机磁场定向控制及其无速度传感器控制技术，建立起一套三电平逆变器实验平台，进行了大量的实验研究。
本文绪论部分针对国内外高压大容量多电平变换技术和交流传动控制技术作了简要综述，着重分析了多电平拓扑结构的发展和研究现状，讨论了交流调速的发展和高性能感应电机控制技术的特点，指出本文研究工作的目的和意义。
论文详细论述了二极管箝位型三电平逆变器空间电压矢量调制的工作原理和实现方法，建立了三电平逆变器的数学模型。考虑到对冗余矢量的不同处理，提出一种准双极性SVPWM方法。从对于冗余电压矢量的处理来看，其调制方式更有利于抑制中点电压的波动。建立了三电平逆变器的仿真模型，为全面的仿真研究奠定了基础。
分析了空间电压矢量调制方式下的三相负载电流流进和流出逆变器中点对于中点电压的影响，深入研究了中点电压波动的原因，建立了平均中点电流模型，并总结出中点电压波动的特点，为进一步地研究中点电压平衡控制方法提供了理论依据。
在空间电压矢量图区域划分的基础上，提出了一种基于矢量分区概念的三电平SVPWM模式下零序分量分析方法，深入研究了不同状态下的零序分量特点。研究表明，零序分量的注入不会影响参考电压矢量的合成效果，而只是影响合成过程中的电压矢量输出顺序以及冗余矢量作用时间的分配，提出了一种基于零序分量叠加的中点控制方法，这种方法只需电容电压和负载三相电流信息，控制算法简便易行，有利于计算机数字实现。
研究了基于异步电机数学模型直接推导的定子磁链估算方法，并对其估算性能进行了深入分析。提出了以定子电流、定子磁链为状态变量构成异步电机全阶状态观测器的方案，系统地给出了这种全阶状态观测器的设计方法。并根据李雅普诺夫稳定性原理推导了基于自适应全阶观测器的速度辨识算法，所提出的全阶观测器方案在准确观测电机磁链的同时可实现高性能的无速度传感器运行。
推导了按转子磁场定向的同步坐标系下电机动态模型，利用带有参考补偿的电压型磁链观测模型进行转子磁链观测，研究了电机矢量控制的特点，并对电机转速的辨识给出了相应的方案。实验研究表明，本文给出的异步电机无速度传感器矢量控制方案在较宽的频率范围内可以稳定运行。
以TMS320F2812 DSP为控制核心，研制了一套三电平逆变器实验装置。在此装置上完成了三电平逆变器的相关实验研究，实验装置运行稳定可靠。仿真和实验结果证实了本文研究思想和控制策略的正确性。
本文绪论部分针对国内外高压大容量多电平变换技术和交流传动控制技术作了简要综述，着重分析了多电平拓扑结构的发展和研究现状，讨论了交流调速的发展和高性能感应电机控制技术的特点，指出本文研究工作的目的和意义。
论文详细论述了二极管箝位型三电平逆变器空间电压矢量调制的工作原理和实现方法，建立了三电平逆变器的数学模型。考虑到对冗余矢量的不同处理，提出一种准双极性SVPWM方法。从对于冗余电压矢量的处理来看，其调制方式更有利于抑制中点电压的波动。建立了三电平逆变器的仿真模型，为全面的仿真研究奠定了基础。
分析了空间电压矢量调制方式下的三相负载电流流进和流出逆变器中点对于中点电压的影响，深入研究了中点电压波动的原因，建立了平均中点电流模型，并总结出中点电压波动的特点，为进一步地研究中点电压平衡控制方法提供了理论依据。
在空间电压矢量图区域划分的基础上，提出了一种基于矢量分区概念的三电平SVPWM模式下零序分量分析方法，深入研究了不同状态下的零序分量特点。研究表明，零序分量的注入不会影响参考电压矢量的合成效果，而只是影响合成过程中的电压矢量输出顺序以及冗余矢量作用时间的分配，提出了一种基于零序分量叠加的中点控制方法，这种方法只需电容电压和负载三相电流信息，控制算法简便易行，有利于计算机数字实现。
研究了基于异步电机数学模型直接推导的定子磁链估算方法，并对其估算性能进行了深入分析。提出了以定子电流、定子磁链为状态变量构成异步电机全阶状态观测器的方案，系统地给出了这种全阶状态观测器的设计方法。并根据李雅普诺夫稳定性原理推导了基于自适应全阶观测器的速度辨识算法，所提出的全阶观测器方案在准确观测电机磁链的同时可实现高性能的无速度传感器运行。
推导了按转子磁场定向的同步坐标系下电机动态模型，利用带有参考补偿的电压型磁链观测模型进行转子磁链观测，研究了电机矢量控制的特点，并对电机转速的辨识给出了相应的方案。实验研究表明，本文给出的异步电机无速度传感器矢量控制方案在较宽的频率范围内可以稳定运行。
以TMS320F2812 DSP为控制核心，研制了一套三电平逆变器实验装置。在此装置上完成了三电平逆变器的相关实验研究，实验装置运行稳定可靠。仿真和实验结果证实了本文研究思想和控制策略的正确性。