三电平NPC逆变器的SHEPWM和DPWM切换策略研究Study on Switching Strategy of SHEPWM and DPWM for Three-level NPC Inverter
王红斌;刘成柱;吴龙;葛广林;袁帅;刘京斗;
摘要(Abstract):
三电平中性点箝位(neutral point clamped,NPC)逆变器在中压大容量场合中广泛应用。中压开关器件的开关损耗较大,开关频率较低,采用特定谐波消除脉宽调制(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)可消除输出电压中大部分低次谐波,提高电流波形质量。但三电平拓扑存在中点电压偏移的问题,该调制实现中点电位调节较困难。利用注入零序电压能够实现断续脉宽调制(DPWM),注入不同的零序电压会使中点电位偏移不同。提出SHEPWM和DPWM切换策略,稳态下使用SHEPWM实现高质量电流输出,出现中点偏移时再切换到不同的DPWM实现调节。结合两者优点,在维持开关频率恒定的前提下实现高质量的稳态电流和良好的中点电位调节能力。最后,搭建2.5 MW三电平NPC逆变器仿真模型,验证所提切换策略的正确性和有效性。
关键词(KeyWords): 三电平NPC逆变器;切换策略;低开关频率;SHEPWM;断续脉宽调制策略;中点电压控制
基金项目(Foundation): 中国能源建设股份有限公司重大科技专项“海上风电集成技术研究与应用”(CEEC2020-KJZX-08)
作者(Authors): 王红斌;刘成柱;吴龙;葛广林;袁帅;刘京斗;
DOI: 10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2021.06.014
参考文献(References):
- [1]张晓华,葛兴来.基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法[J].电力系统自动化,2017,41(16):144-150.
- [2]齐昕,周珂,王长松,等.中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述[J].中国电机工程学报,2015,35(24):6445-6458.
- [3]张兴,王志捷,刘芳,等.基于SHEPWM与MPC混合控制的三电平逆变器研究[J].太阳能学报,2019,40(11):3078-3085.
- [4]谷鑫,姜勃,耿强,等.基于3次谐波控制及脉冲波动分析的三电平SHE-PWM调制优化策略[J].电工技术学报,2015,30(7):88-96.
- [5]胡存刚,胡军,陈权,等.ANPC三电平逆变器SHEPWM优化研究[J].电力电子技术,2016,50(5):20-23.
- [6]周游,胡耀威,程竟陵,等.基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电压波动抑制方法研究[J].机电工程,2018,35(9):991-995.
- [7]任康乐,张兴,王付胜,等.中压三电平并网逆变器断续脉宽调制策略及其输出滤波器优化设计[J].中国电机工程学报,2015,35(17):4494-4504.
- [8]耿毓廷,李姗,李武华,等.风电变流器改进型断续脉宽调制策略[J].电源学报,2018,16(2):18-24.
- [9]孙青松,吴学智,唐芬.考虑中点电位平衡的三电平逆变器断续脉宽调制策略研究[J].中国电机工程学报,2017,37(S1):177-185.