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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(diǎn)，例如諧波含量少，開關(guān)器件上的電壓應(yīng)力降低，在較低開關(guān)頻率下可得到較好的正弦輸出波形，以及效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被應(yīng)用在一些中高壓大功率場所中，例如無功功率補(bǔ)償，船用傳動，軋鋼機(jī)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(yīng)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(gè)固有問題，即直流側(cè)兩個(gè)分壓電容上的電壓大小不等而造成的中點(diǎn)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(diǎn)電位不平衡這個(gè)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(shè)計(jì)，進(jìn)行了matlab/simubbbb仿真，仿真結(jié)果說明了此設(shè)計(jì)方案的可行性。
2兩類中點(diǎn)電位控制策略比較目前控制中點(diǎn)電位平衡的技術(shù)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(guān)元件來控制直流母線側(cè)兩個(gè)分壓電容上的充電和放電電流的變化率，由于此技術(shù)花費(fèi)較大，目前一般不采用硬件電路技術(shù)來控制中點(diǎn)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(guān)于這兩種調(diào)制策略的幾種中點(diǎn)電位控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛提出來了。
以上提到的兩種控制技術(shù)都是在嘗試開通或關(guān)閉相應(yīng)的器件來調(diào)整直流側(cè)兩個(gè)分壓電容的充放電，使得電容電壓盡可能達(dá)到平衡。
在svpwm控制技術(shù)中，逆變器的冗余開關(guān)狀態(tài)被用來控制中點(diǎn)電位，而中點(diǎn)電位和逆變器開關(guān)狀態(tài)之間的關(guān)系很復(fù)雜，因此準(zhǔn)確基于冗余開關(guān)狀態(tài)的選擇來平衡中點(diǎn)電位是很困難的。
在一些控制方案中，需要知道負(fù)載功率因數(shù)角的大小和瞬時(shí)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(dá)式，其推導(dǎo)過程相當(dāng)復(fù)雜。零序電壓與空間矢量調(diào)制中的開關(guān)狀態(tài)存在緊密聯(lián)系，因此零序電壓注人法可以被應(yīng)用到空間矢量調(diào)制中。然而這些控制策略僅關(guān)注輸出電壓波形的合成，并且需要一個(gè)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(diǎn)存在一個(gè)明顯的3次諧波，這將導(dǎo)致逆變器的直流側(cè)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(shù)中。各種基于載波的pwm技術(shù)，例如開關(guān)頻率恒定pwm技術(shù)、開關(guān)頻率可變pwm技術(shù)以及移相pwm技術(shù)，都可以使諧波總畸變率最小化，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(fù)載的為三電平二極管鉗位型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。表1給出了三電平二極管鉗位型逆變器開關(guān)狀態(tài)與輸出電壓的關(guān)系（以u相為例）。表中“1代表開關(guān)器件導(dǎo)通，0代表開關(guān)器件關(guān)斷。
相電壓為在直流側(cè)2個(gè)分壓電容的電壓值不等（vdc1=200v，fdc2=400v）時(shí)的相電壓和線電壓pwm波形和諧波含量頻譜圖。在這個(gè)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(yīng)用場所來說是很危險(xiǎn)的。
表2給出了在總的直流電壓為600v，且中點(diǎn)電位不平衡時(shí)線電壓的諧波總畸變率（thd）。
vw2）2s/2r變換，即兩相靜止坐標(biāo)系與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的變換，又稱park變換。
點(diǎn)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(diǎn)電位所希望的值，而cu）為中點(diǎn)電位的實(shí)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(diǎn)電位穩(wěn)壓器的特征方程為這是一個(gè)2階傳遞函數(shù)。kp值確定了電壓響應(yīng)，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(diǎn)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(yīng)輸人到調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)中對這個(gè)完整的控制模塊進(jìn)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(yīng)，中點(diǎn)電位穩(wěn)壓器的性能指標(biāo)見表3.表3中點(diǎn)電位穩(wěn)壓器的性能指標(biāo)tab.3perbbbbanceindicationof序號kpack之間波動；在中點(diǎn)電位穩(wěn)壓器控制下，直流側(cè)2個(gè)分壓電容電壓的波動幅值明顯減小，相電流波形正負(fù)幅值絕對值均接近80，中點(diǎn)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(yàn)參數(shù)：載波頻率2khz，調(diào)制深度為0.9，輸出頻率為50hz實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，當(dāng)加人中點(diǎn)電位穩(wěn)壓器后，線電壓和相電流波形均有所改善；中點(diǎn)電位的波直流側(cè)電壓檢測動也有所減小。
仿真器微機(jī)i實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)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，最大輸出電流4a最高電壓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(jī)（負(fù)載）額定功率60 w，額定電壓380耐壓值600開關(guān)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(diǎn)電位穩(wěn)壓器時(shí)波形7結(jié)論對于三電平二極管鉗位型逆變器，其直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡這個(gè)問題，需要通過中點(diǎn)電位穩(wěn)壓器來加以控制。本文通過matlab仿真，通過在直流側(cè)和交流側(cè)分別采用pi控制器，引人偏移電壓信號fff，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，在這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)控制下，直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡在一定程度上得到了有效控制，仿真結(jié)果驗(yàn)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(diǎn)電位波動，實(shí)驗(yàn)波形也驗(yàn)證了該方法在一定程度上有效。