第4章 基于中点电流的NPC逆变器中点电压平衡策略

1. 工作原理

1.1 NPC型三电平逆变器工作原理

        NPC型三相三电平逆变器有A、B、C三个桥臂，其组成结构是相同的，本章以A相为例，对其工作原理进行分析。开关器件SA1和SA3、SA2和SA4为互补器件，通过控制开关器件的导通和关断状态，可以实现不同的电平输出，定义直流侧流向负载侧的电流方向为正。

        P状态：开关管SA1、SA2导通，SA3、SA4关断。若电流 ia > 0，电流流经SA1、SA2；若电流ia < 0 ，电流流经D1、D2，此时输出电压为Udc/2。

        O状态：开关管SA2、SA3导通，SA1、SA4关断。若电流 ia > 0，电流流经D1、SA2；若电流ia < 0 ，电流流经SA3、D2，此时输出电压为0。

         N状态：开关管SA3、SA4导通，SA1、SA2关断。若电流 ia > 0，电流流经D3、D4；若电流ia < 0 ， 电流流经SA3、SA4，此时输出电压为-Udc/2。

1.2 中点电位不平衡机理

        NPC型三电平逆变器直流侧结构如右图所示，图中，C1、C2为直流侧电压，i1表示流过电容C1的电流，i2表示流过电容C2的电流，inp为流入中点的电流，假设负载侧流入中点的电流方向为正，Udc表示直流侧电压，u0表示中点电压。

        

                       

            除了上述分析中点电位不平衡的根本原因，一些外在因素也会影响中点电位变化，比如：

1. 直流侧的两个电容由于工艺上的偏差，会导致两电容的实际参数不一致，在系统运行过程中会造成中点电位的偏移；
2. 逆变器中的功率开关器件存在不匹配或不一致的情况，例如参数不同或老化程度不同，会导致各相的开关动作不一致，进而引起中点电位的不平衡

2. 基于中点电流的中点电压平衡策略

        按式1，在三相桥臂的占空比分别加上△d,为便于分析，认为各相桥臂的占空比变化之后，符号不发生变化。