NPC型三電平半橋并網(wǎng)逆變器研究.pdf

1、太陽(yáng)能是目前利用比較廣泛的新能源之一，光伏發(fā)電的容量及規(guī)模在不斷地?cái)U(kuò)大。中點(diǎn)箝位(Neutral Point Clamped,NPC)型三電平半橋拓?fù)溆捎诮Y(jié)構(gòu)及控制相對(duì)簡(jiǎn)單，在高壓大容量光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。本文主要研究單相NPC型三電平半橋逆變器的開(kāi)關(guān)器件損耗分布、直流側(cè)電容均壓控制策略及其光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)，其中，直流側(cè)電容均壓控制是需要解決的首要問(wèn)題。
　　本文詳細(xì)分析了3種衍生NPC型三電平半橋拓?fù)?三電平有源NPC(

2、Three-level Active NPC,3L-ANPC)，三電平層疊 NPC(Three-level Stacked NPC,3L-SNPC)，三電平有源層疊 NPC(Three-level Active and Stacked NPC,3L-ASNPC))的零電平續(xù)流路徑的特點(diǎn)，分別總結(jié)了4種SPWM調(diào)制策略。在此基礎(chǔ)上，研究了各調(diào)制策略對(duì)NPC型拓?fù)溟_(kāi)關(guān)器件損耗分布的影響，與傳統(tǒng)3L-NPC拓?fù)湎啾龋苌鶱PC型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其S

3、PWM調(diào)制策略的變化不僅可以改善開(kāi)關(guān)器件損耗分布的均衡程度，而且開(kāi)關(guān)器件的總損耗基本不變。根據(jù)各拓?fù)溟_(kāi)關(guān)器件損耗分布的特點(diǎn)可得：傳統(tǒng)3L-NPC拓?fù)溥m用于中小功率場(chǎng)合；3L-ANPC拓?fù)洳灰渍{(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)器件的損耗；3L-SNPC拓?fù)湟子诟纳崎_(kāi)關(guān)器件的損耗分布，適用于大功率場(chǎng)合；3L-ASNPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。
　　本文從頻域和時(shí)域角度詳細(xì)分析了3L-NPC拓?fù)渲绷鱾?cè)電容電壓的自平衡特性，即當(dāng)存在電容壓差時(shí)，電容電流中將產(chǎn)生相

4、應(yīng)的直流分量來(lái)消除電容壓差，該直流分量主要來(lái)源于橋臂輸出電流的直流分量及開(kāi)關(guān)頻率附近的偶次諧波分量。根據(jù)自平衡特性，本文總結(jié)了兩類(lèi)均壓控制思想：A)直接或間接地對(duì)電容壓差進(jìn)行閉環(huán)控制，消除引起電容電壓不均衡的因素；B)采用恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器或控制結(jié)構(gòu)，以保證閉環(huán)控制時(shí)3L-NPC依然具有自平衡特性。其中，B類(lèi)均壓控制策略無(wú)需檢測(cè)電容電壓，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制，降低系統(tǒng)成本。
　　本文搭建了5kW NPC型三電平半橋逆變器的統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)