二極管鉗位型三電平逆變器共模電壓抑制

吳可麗　夏長(zhǎng)亮　張　云　谷　鑫

（1. 天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院　天津　300072

2. 天津工業(yè)大學(xué)天津市電工電能新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　天津　300387）

二極管鉗位型三電平逆變器共模電壓抑制

吳可麗1夏長(zhǎng)亮1張?jiān)?谷鑫2

（1. 天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院天津300072

2. 天津工業(yè)大學(xué)天津市電工電能新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津300387）

二極管鉗位型（NPC）三電平逆變器是一種應(yīng)用廣泛的多電平逆變器結(jié)構(gòu)。中點(diǎn)電位不平衡是NPC三電平逆變器固有的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)虛擬空間矢量調(diào)制（NTV2）能在輸出電壓全范圍內(nèi)控制中點(diǎn)電位平衡，但其產(chǎn)生的共模電壓較大。針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出了一種新型NTV2方法，選用產(chǎn)生共模電壓較小的基本電壓矢量合成新的虛擬小矢量和虛擬中矢量。同時(shí)，提出相占空比法，降低了新型NTV2方法的開關(guān)頻率，使其開關(guān)頻率固定。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了新型NTV2方法能夠有效地抑制共模電壓，且在輸出電壓全范圍內(nèi)控制中點(diǎn)電位平衡。

三電平逆變器共模電壓中點(diǎn)電位平衡虛擬空間矢量相占空比法

0　引言

在大功率應(yīng)用場(chǎng)合中，多電平變換器由于其開關(guān)器件承受的電壓低、輸出電壓諧波含量小和開關(guān)頻率低等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用［1］。其中二極管鉗位型（Neutral Point Clamped，NPC）三電平逆變器是應(yīng)用最廣泛的一種多電平結(jié)構(gòu)，它只需要一個(gè)獨(dú)立的直流電壓源，對(duì)硬件的要求較低［2，3］。

中點(diǎn)電位不平衡是NPC三電平逆變器的主要缺點(diǎn)，目前控制中點(diǎn)電位平衡的方法總體上分硬件方法和調(diào)制方法。硬件方法需要增加硬件設(shè)備，使系統(tǒng)體積增大、成本增加［4，5］。而調(diào)制方法不會(huì)增加硬件設(shè)備和控制系統(tǒng)，是一種較好的選擇［6-8］。

虛擬空間矢量（Nearest Three Virtual Vectors，NTV2）調(diào)制方法利用基本電壓矢量合成新的虛擬空間矢量，每個(gè)虛擬空間矢量滿足產(chǎn)生的平均中點(diǎn)電流為零的條件，能夠在全范圍內(nèi)控制中點(diǎn)電位平衡。但是由于傳統(tǒng)NTV2沒有顧及共模電壓，因此，輸出側(cè)產(chǎn)生的共模電壓大。共模電壓會(huì)帶來很多負(fù)面效應(yīng)［9，10］。逆變器產(chǎn)生的較大的共模電壓在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上感應(yīng)出高幅值的軸電壓，并形成軸電流，破壞絕緣，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命。另外高頻共模電壓會(huì)產(chǎn)生高頻漏電流，從而產(chǎn)生電磁干擾，影響周圍電氣設(shè)備的正常工作。

而減小逆變器所產(chǎn)生共模干擾的方法主要有改變逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［11］和優(yōu)化PWM控制［12-14］。改變逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有插入共模電感或電阻、采用軟開關(guān)型逆變器、增加濾波器和采用共模變壓器等，這類方法都需要增加額外的硬件設(shè)備，使系統(tǒng)體積增大，成本增加。優(yōu)化PWM控制不會(huì)增加硬件設(shè)備，是一種較好的選擇。

本文提出了一種新型NTV2方法，通過重新定義虛擬矢量，在保證中點(diǎn)電位平衡的前提下，選用產(chǎn)生共模電壓較小的基本電壓矢量合成新的虛擬矢量。同時(shí)，提出相占空比法，降低了新型NTV2方法的開關(guān)頻率，使其開關(guān)頻率固定。所提方法能夠有效地抑制共模電壓，且在輸出電壓全范圍內(nèi)控制中點(diǎn)電位平衡。

1　NPC三電平逆變器

圖1為NPC三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。NPC三電平逆變器的每相包含四個(gè)功率開關(guān)管和兩個(gè)鉗位二極管。a相的四個(gè)功率開關(guān)管分別為Sa1、Sa2、Sa3和Sa4，其輸出電平與功率開關(guān)管導(dǎo)通之間的關(guān)系見表1。b相、c相與a相具有相同的關(guān)系。

圖1　NPC三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1　NPC three-level inverter topology

表1　NPC三電平逆變器a相輸出電平與器件導(dǎo)通關(guān)系Tab.1　The relationship between NPC inverter output voltage and device conduction

表1中，0表示開關(guān)管關(guān)斷，1表示開關(guān)管開通。鉗位二極管將功率開關(guān)管的中點(diǎn)鉗位到直流母線的中點(diǎn)O，產(chǎn)生一個(gè)額外的電平，因此稱為三電平。輸出端a連接到直流母線的高電平端P時(shí)，輸出電平vaO=Vdc/2，記為輸出狀態(tài)P；輸出端a連接到直流母線的中點(diǎn)O時(shí)，輸出電平vaO=0，記為輸出狀態(tài)O；輸出端a連接到直流母線的低電平端N時(shí)，輸出電平vaO=-Vdc/2，記為輸出狀態(tài)N。

由于三電平電路的每相可以輸出三種電平P、O和N，所以三相共可輸出33=27種電平組合，即27種開關(guān)狀態(tài)。每種開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的空間電壓矢量為

式中，vaO、vbO和vcO表示逆變器輸出的三相相電壓；V表示由三相相電壓合成的空間電壓矢量。

按照式（1），可產(chǎn)生27個(gè)基本空間電壓矢量，如圖2所示。

按照矢量的模長(zhǎng)可將27個(gè)基本空間電壓矢量分成四類：大矢量、中矢量、小矢量和零矢量。矢量分類見表2。

圖2　NPC三電平逆變器空間矢量Fig.2　NPC three-level inverter space vector diagram

表2　矢量分類Tab.2　Vector classification

2　傳統(tǒng)NTV2方法

2.1傳統(tǒng)虛擬空間矢量定義

傳統(tǒng)NTV2方法的基本思想是利用小矢量和中矢量合成虛擬空間矢量，虛擬空間矢量滿足產(chǎn)生的平均中點(diǎn)電流為零的條件。

傳統(tǒng)NTV2方法在第一扇區(qū)的空間矢量圖如圖3所示，其他扇區(qū)的矢量經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換都可以映射到第一扇區(qū)。圖中VZ0表示虛擬零矢量；VZS1、VZS2表示虛擬小矢量；VZM1表示虛擬中矢量；VZL1、VZL2表示虛擬大矢量；Vref表示參考電壓矢量。

圖3　傳統(tǒng)NTV2方法在第一扇區(qū)的空間矢量Fig.3　Traditional NTV2space-vector diagram in the first sextant

定義虛擬零矢量為

虛擬零矢量VZ0跟基本零矢量V0（OOO）相同，由于基本零矢量V0（OOO）產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為零，故虛擬零矢量VZ0產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為零。

定義虛擬小矢量為

虛擬小矢量VZS1由基本小矢量VS1（ONN）、VS1（POO）合成，由于基本小矢量VS1（ONN）、VS1（POO）產(chǎn)生的中點(diǎn)電流分別為ia和-ia，故虛擬小矢量VZS1產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為［ia+（-ia）］/2=0，同理VZS2產(chǎn)生的中點(diǎn)電流也為零。

定義虛擬中矢量為

虛擬中矢量VZM1由基本矢量VS1（ONN）、VM（PON）和VS2（PPO）合成，由于基本矢量VS1（ONN）、VM（PON）和VS2（PPO）產(chǎn)生的中點(diǎn)電流分別為ia、ib和ic，故虛擬中矢量產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為（ia+ib+ic）/3=0。

定義虛擬大矢量為

虛擬大矢量VZL1、VZL2跟基本大矢量VL1（PNN）、VL2（PPN）相同，由于基本大矢量VL1（PNN）、VL2（PPN）產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為零，故虛擬大矢量VZL1、VZL2產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為零。

傳統(tǒng)NTV2方法合成的四類虛擬矢量都能保證在產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為零，故傳統(tǒng)NTV2方法能夠在全范圍內(nèi)控制中點(diǎn)電位平衡。

2.2開關(guān)頻率分析

在傳統(tǒng)NTV2方法中，每個(gè)扇區(qū)劃分成5個(gè)小三角形，每個(gè)小三角形的三個(gè)頂點(diǎn)包含有5個(gè)開關(guān)狀態(tài)。例如，小三角形3的3個(gè)頂點(diǎn)包含的開關(guān)狀態(tài)分別為ONN、PNN、PON、POO和PPO。為了降低開關(guān)頻率，合成參考電壓矢量的5個(gè)開關(guān)狀態(tài)切換次數(shù)應(yīng)做到最少，相鄰的2個(gè)開關(guān)狀態(tài)組合中只有一相開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化，且只在O和N，或P和O之間變化，不能在P和N之間變化。傳統(tǒng)NTV2方法的第一扇區(qū)5個(gè)小三角形的開關(guān)序列見表3。從表中可以看出，在每個(gè)小三角形內(nèi)，開關(guān)序列都以開關(guān)狀態(tài)ONN開始，以開關(guān)狀態(tài)PPO結(jié)尾，在下個(gè)采樣周期的開關(guān)序列與前一個(gè)周期的相反。

表3　傳統(tǒng)NTV2方法第一扇區(qū)的開關(guān)序列Tab.3　Switch sequence of traditional NTV2in the first sextant

當(dāng)參考電壓矢量位于小三角形3中時(shí)，兩個(gè)采樣周期內(nèi)基本矢量的作用序列如圖4所示。

圖4　傳統(tǒng)NTV2方法基本矢量的作用序列Fig.4　Switch sequence of traditional NTV2

從圖4中可以看出當(dāng)參考電壓矢量位于小三角形3時(shí)，a相和c相橋臂的開關(guān)狀態(tài)在一個(gè)采樣周期內(nèi)均切換了1次，b相橋臂的開關(guān)狀態(tài)切換了2次，三相橋臂的開關(guān)狀態(tài)共切換了4次。

3　新型NTV2方法

3.1新型虛擬空間矢量定義

為了減少共模電壓，本文對(duì)傳統(tǒng)NTV2方法中的虛擬小矢量和虛擬中矢量重新定義。新型NTV2方法在第一扇區(qū)中的空間矢量如圖5所示。

虛擬小矢量VZ′S1、VZ′S2采用基本零矢量和基本大矢量合成，定義虛擬小矢量為

圖5　新型NTV2方法第一扇區(qū)空間矢量Fig.5　New NTV2space-vector in the first sextant

由于基本零矢量和基本大矢量產(chǎn)生的中點(diǎn)電流都為零，故虛擬小矢量VZ′S1、VZ′S2產(chǎn)生的中點(diǎn)電流也為零。

虛擬中矢量VZ′S1采用三個(gè)基本中矢量合成，定義虛擬中矢量為

由于基本中矢量VM1（PON）、VM2（OPN）和VM6（PNO）產(chǎn)生的中點(diǎn)電流分別為ib、ia和ic，故虛擬中矢量VZ′S1產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為（ia+ib+ic）/3=0。

虛擬零矢量VZ′S0和虛擬大矢量VZ′S1、VZ′S2的定義跟傳統(tǒng)NTV2方法相同。

由以上的分析可知，新型NTV2方法合成的四類虛擬矢量都能保證產(chǎn)生的中點(diǎn)電流為零，故新型NTV2方法能夠在全范圍內(nèi)控制中點(diǎn)電位平衡。

3.2開關(guān)頻率分析

由于合成虛擬中矢量時(shí)采用了兩個(gè)相鄰扇區(qū)的中矢量，完全舍棄了小矢量，導(dǎo)致每個(gè)小三角形的3個(gè)頂點(diǎn)包含的開關(guān)狀態(tài)個(gè)數(shù)不一樣。例如，小三角形1的3個(gè)頂點(diǎn)包含的開關(guān)狀態(tài)分別為PNN、OOO和PPN，而小三角形3的3個(gè)頂點(diǎn)包含的開關(guān)狀態(tài)分別為PNN、PNO、PON、OPN和OOO。新型NTV2方法的第一扇區(qū)5個(gè)小三角形的開關(guān)序列見表4。從表中可以看出5個(gè)小三角形的開關(guān)狀態(tài)的個(gè)數(shù)不相同，且每個(gè)小三角形開關(guān)狀態(tài)切換的次數(shù)也不相等。

表4　新型NTV2方法的開關(guān)序列Tab.4　Switch sequence of new NTV2in the first sextant

當(dāng)參考電壓矢量位于小三角形3中時(shí)，兩個(gè)采樣周期內(nèi)基本矢量的作用序列如圖6所示。

圖6　新型NTV2方法開關(guān)狀態(tài)的作用序列Fig.6　Switch sequence of new NTV2

從圖6中可以看出當(dāng)參考電壓矢量位于小三角形3時(shí)，a相橋臂的開關(guān)狀態(tài)在一個(gè)采樣周期內(nèi)切換了1次，b相和c相橋臂的開關(guān)狀態(tài)均切換了3次，三相橋臂的開關(guān)狀態(tài)共切換了7次。

從上述的分析可知，NTV2方法每個(gè)小三角形的三個(gè)頂點(diǎn)代表的開關(guān)狀態(tài)個(gè)數(shù)不相等，在一個(gè)采樣周期內(nèi)開關(guān)狀態(tài)切換的次數(shù)也不相等，且每個(gè)采樣周期內(nèi)開關(guān)狀態(tài)切換的次數(shù)比傳統(tǒng)NTV2方法多，從而導(dǎo)致開關(guān)頻率不固定，開關(guān)頻率大大增加。

3.3相占空比法

為了解決新型虛擬空間矢量調(diào)制中出現(xiàn)的開關(guān)頻率不固定、開關(guān)頻率高的問題。本文根據(jù)一個(gè)采樣周期內(nèi)所作用的每個(gè)基本矢量的占空比，計(jì)算a、b和c三相橋臂P、O和N三種電平的占空比，并在保證每一相P、O和N三種電平的占空比不變的前提下，對(duì)三相橋臂開關(guān)狀態(tài)的作用序列進(jìn)行微調(diào)，從而減少一個(gè)周期內(nèi)開關(guān)狀態(tài)切換次數(shù)，文中稱該方法為相占空比法。

當(dāng)參考電壓矢量位于第一扇區(qū)小三角形3時(shí)，基本電壓矢量PNN、PNO、PON、OPN和OOO的占空比分別為d0、d1、d2、d3和d4，由相占空比法可得a相橋臂P狀態(tài)的占空比為d0+d1+d2，O狀態(tài)的點(diǎn)空比為d3+d4；b相橋臂N狀態(tài)的占空比為d0+d1，O狀態(tài)的點(diǎn)空比為d2+d4，P狀態(tài)的占空比為d3；c相橋臂O狀態(tài)的點(diǎn)空比為d1+d4，N狀態(tài)的占空比為d0+d2+d3。a、b和c三相橋臂調(diào)整后的開關(guān)狀態(tài)的作用序列如圖7所示。

從圖7中可以看出，采用相占空比法后，a相和c相橋臂的開關(guān)狀態(tài)在一個(gè)采樣周期內(nèi)均切換了1次，b相橋臂的開關(guān)狀態(tài)切換了2次，三相橋臂的開關(guān)狀態(tài)共切換了4次。當(dāng)參考電壓矢量位于第一扇區(qū)其他小三角形時(shí)，可得到相同的結(jié)論，且開關(guān)狀態(tài)的作用序列與圖7類似。當(dāng)參考電壓矢量位于不同小三角形中時(shí)，a、b和c三相橋臂僅P、O和N三種電平的占空比不同。

圖7　采用相占空比法第一扇區(qū)開關(guān)狀態(tài)作用序列Fig.7　Switch sequence of phase duty cycle method in the first sextant

在一個(gè)采樣周期內(nèi)采用相占空比法，a、b和c三相橋臂開關(guān)狀態(tài)的作用序列見表5。

表5　相占空比法的開關(guān)序列Tab.5　Switch sequence of phase duty cycle method

從表5中可以看出，與傳統(tǒng)NTV2調(diào)制方法相比，本文中的新型NTV2調(diào)制方法雖然改變了開關(guān)狀態(tài)和開關(guān)序列，但在采用了相占空比法后，兩者的開關(guān)次數(shù)是一樣的。此外，在一個(gè)采樣周期內(nèi)，兩種調(diào)制方法下，三相橋臂N、O和P三種開關(guān)狀態(tài)的占空比是一致的，各個(gè)開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間也是一樣的。

4　共模電壓分析

二極管鉗位型三電平逆變器輸出側(cè)產(chǎn)生的共模電壓為負(fù)載中性點(diǎn)n與參考電位點(diǎn)O之間的電壓。根據(jù)基爾霍夫電壓定律可得

式中，vaO、vbO、vcO、ia和ib、ic分別為逆變器三相輸出電壓和電流；vcom為逆變器產(chǎn)生的共模電壓；R和L分別為負(fù)載電阻和電感。在三相無(wú)中線系統(tǒng)中，由于ia+ib+ic=0則由式（8）～式（10）可得共模電壓為

由式（11）可知，共模電壓的大小由逆變器三相的開關(guān)狀態(tài)決定，以開關(guān)狀態(tài)ONN作用為例，a相輸出的電壓為0，b相和c相輸出的電壓均為-Vdc/2，由式（11）得共模電壓vcom=-Vdc/3，同理得二極管鉗位型三電平逆變器25個(gè)有效開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生的共模電壓值見表6。

表6　25個(gè)開關(guān)狀態(tài)產(chǎn)生的共模電壓Tab.6　Common-mode voltage of 25 switch states

從表6中可以看出所有的中矢量和零矢量OOO產(chǎn)生的共模電壓為零；大矢量和負(fù)小矢量產(chǎn)生的共模電壓為±Vdc/6；正小矢量產(chǎn)生的共模電壓為± Vdc/3。因此，有效矢量中正小矢量產(chǎn)生的共模電壓幅值最大。

由于在傳統(tǒng)NTV2方法中，虛擬小矢量由一對(duì)正負(fù)小矢量合成，虛擬中矢量由兩個(gè)正小矢量和一個(gè)中矢量合成，虛擬小矢量和虛擬中矢量都含有正小矢量，因此傳統(tǒng)NTV2方法產(chǎn)生的共模電壓幅值較大，最大值為Vdc/3。而在新型NTV2方法中虛擬小矢量V′ZS1、V′ZS2由零矢量和大矢量合成，虛擬中矢量V′ZS1由3個(gè)中矢量合成，新型NTV2方法中不含有正小矢量，故其產(chǎn)生的共模電壓幅值最大值為Vdc/6，比傳統(tǒng)NTV2方法產(chǎn)生的共模電壓幅值最大值Vdc/3減少了一半。

5　仿真和實(shí)驗(yàn)

5.1仿真結(jié)果

本文在Simulink環(huán)境下建立了NPC三電平逆變器兩種NTV2方法仿真模型，所用負(fù)載為三相阻感負(fù)載。各個(gè)參數(shù)設(shè)置如下：直流母線電壓Vdc=100V，直流母線電容C1=C2=235μF，輸出頻率f=50Hz，載波頻率fs=6kHz，電阻R=10.5Ω，電感L=40mH。圖8和圖9分別為調(diào)制系數(shù)m取不同值時(shí)兩種NTV2方法的相電壓vaO、線電壓vab、線電流ia、電容電壓VC2和共模電壓vcom的仿真波形。

從圖8和圖9中可以看出新型NTV2方法產(chǎn)生的共模電壓為Vdc/6，比傳統(tǒng)NTV2方法的Vdc/3減少了一半，且兩種方法都能在輸出電壓全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電位平衡。需要說明的是，在低調(diào)制系數(shù)下，兩種方法下的線電壓波形有較大區(qū)別。傳統(tǒng)NTV2調(diào)制方法的作用矢量為零矢量和小矢量，線電壓表現(xiàn)出3個(gè)電平；新型NTV2調(diào)制方法，為降低共模電壓，作用矢量為零矢量和大矢量，進(jìn)一步應(yīng)用相占空比法后，等效作用的矢量實(shí)際為中矢量、小矢量和零矢量，故線電壓中有5個(gè)電平。

圖8　傳統(tǒng)NTV2方法仿真波形Fig.8　Simulation waveforms of traditional NTV2modulation

圖9　新型NTV2方法仿真波形Fig.9　Simulation waveforms of new NTV2method

5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

本文采用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為以DSP（TMS320F2812）和FPGA（EP1C6Q240C8）為核心的NPC三電平逆變系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖10所示，功率開關(guān)管IGBT型號(hào)為25N120D，逆變器額定設(shè)計(jì)容量為10kV·A，實(shí)測(cè)效率為94.4%。實(shí)驗(yàn)中其他參數(shù)與仿真參數(shù)一致。

圖10　三電平逆變器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.10　Three-level inverter prototype

圖11和圖12分別為兩種方法下的實(shí)驗(yàn)波形。由圖11和圖12可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果一致，新型NTV2方法能夠有效抑制共模電壓，同時(shí)在輸出電壓全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電位平衡。由于新型NTV2方法中虛擬中矢量的合成采用了相鄰兩個(gè)扇區(qū)的中矢量，而相占空比法又對(duì)其開關(guān)序列進(jìn)行了微調(diào)，造成了新型NTV2方法的線電壓波形過零點(diǎn)附近比傳統(tǒng)NTV2方法的線電壓波形多出了一小部分，其成分主要為6k及其倍頻的高次諧波，當(dāng)在阻感類負(fù)載中應(yīng)用時(shí)，由于阻感負(fù)載可以等效為一個(gè)低通濾波器，故高次諧波對(duì)阻感負(fù)載的工作性能影響很小，這一點(diǎn)也可以從兩種方法的線電流頻譜分析圖中得到驗(yàn)證，新型NTV2方法的線電流的諧波含量與傳統(tǒng)NTV2方法基本上是相同的。故新型NTV2方法能夠在基本不影響負(fù)載的工作性能的前提下，有效地抑制NPC三電平逆變器的共模電壓。

圖12　新型NTV2方法實(shí)驗(yàn)波形Fig.12　Experimental waveforms of new NTV2method

6　結(jié)論

針對(duì)NPC三電平逆變器存在中點(diǎn)電位不平衡和輸出側(cè)產(chǎn)生共模電壓大的問題，本文采用大矢量和小矢量合成虛擬小矢量，三個(gè)中矢量合成虛擬中矢量的新型NTV2方法。同時(shí)，通過計(jì)算a、b和c三相橋臂P、O和N三種電平的占空比，并對(duì)三相橋臂開關(guān)狀態(tài)的作用序列進(jìn)行微調(diào)，降低了新型NTV2方法的開關(guān)頻率，使其開關(guān)頻率固定。采用NPC三電平逆變器帶阻感負(fù)載，對(duì)傳統(tǒng)NTV2方法和新型NTV2方法進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果證實(shí)新型NTV2方法在保證中點(diǎn)電位平衡的前提下，有效地抑制了共模電壓，提高了逆變器運(yùn)行的整體性能。

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Common-Mode Voltage Suppression for Neutral-Point-Clamped Three-Level Inverter

Wu Keli1Xia Changliang1Zhang Yun1Gu Xin2
（1. Tianjin UniversityTianjin300072China
2. Tianjin Key Laboratory of Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Tianjin Polytechnic UniversityTianjin300387China）

Neutral point clamped （NPC） three-level inverter is a widely used multilevel inverter topology. The neutral-point potential imbalance is the main drawback of NPC three-level inverter. The traditional NTV2modulation strategy can control the voltage balance over the full range of inverter output voltage. However，the inverter output side will produce high common-mode voltage. This paper proposes a new NTV2modulation strategy to solve the high common-mode voltage problem generated by the traditional NTV2modulation. This modulation selects the basic voltage vector that generates smaller common-mode voltage to synthesis a new small virtual vector and middle virtual vector. At the same time，the duty ratio method is put forward，to reduce and fix the switching frequency of the new NTV2modulation. The simulation and experimental results show that the new NTV2modulation can effectively suppress common-mode voltage，and it can also control the neutral-point voltage balance over the full range of inverter output voltage.

Three-level inverter，common-mode voltage，neutral-point potential balance，nearest three virtual vectors，phase duty cycle method

TM464

吳可麗女，1989年生，碩士，研究方向?yàn)槿娖阶儞Q器。

夏長(zhǎng)亮男，1968年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡姍C(jī)系統(tǒng)及其控制。

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）（2013CB035602）和國(guó)家自然科學(xué)基金（51207104）資助項(xiàng)目。

2013-12-31改稿日期 2014-04-11