【摘 要】
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在中高压大功率领域,三电平拓扑结构相比于两电平拓扑结构,具有输出电流谐波含量低、器件电压应力小、输出电压等级高等优势,因而在大功率PWM整流器上得到了广泛应用。三电平整流器拓扑结构有电容箝位型、级联H桥型、二极管箝位型三种结构。其中,二极管箝位型（Neutral Point Clamped,NPC）三电平整流器以其控制方式简单、成本较低、经济效益高的优势受到了更多关注。然而,NPC三电平PWM整流
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目（51837007）；
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在中高压大功率领域,三电平拓扑结构相比于两电平拓扑结构,具有输出电流谐波含量低、器件电压应力小、输出电压等级高等优势,因而在大功率PWM整流器上得到了广泛应用。三电平整流器拓扑结构有电容箝位型、级联H桥型、二极管箝位型三种结构。其中,二极管箝位型（Neutral Point Clamped,NPC）三电平整流器以其控制方式简单、成本较低、经济效益高的优势受到了更多关注。然而,NPC三电平PWM整流器交流侧输出电压矢量较多,设计与控制的复杂性比较高,而且NPC三电平拓扑结构存在固有的中点电位不平衡问题,这种不均衡状态若长期存在,会对整流器系统造成严重影响。解决该问题的方法主要集中在PWM整流器的控制算法上,此外,优良的调制算法还可使三电平PWM整流器控制更简单、输出效果更好。本文将针对二极管箝位型NPC整流器进行深入研究,主要工作如下:1、对比分析了NPC三电平整流器的传统空间矢量脉宽调制（Space Vector PWM,SVPWM）算法和基于坐标平移的SVPWM调制算法的工作原理、实现过程和复杂性,并通过MATLAB/Simulink仿真进行了验证。2、针对NPC三电平整流器固有的中点电位不平衡问题,提出了一种基于坐标平移SVPWM调制的扇区切换控制算法,并给出了利用扇区切换控制中点电位的准则。该控制算法可以有效抑制中点电位波动,克服了滞环控制法中点电位波动较大、平衡因子精确控制算法计算复杂的问题,大大减小了计算量。在MATLAB/Simulink中建立了上述三种中点电位控制算法的仿真模型,给出了对比结果。3、搭建了基于Rtu—BOX实时数字控制系统的NPC三电平整流器实验平台,包括主功率电路、驱动电路、电压电流采样电路等的设计调试,以及系统平台建设。通过该实验平台验证了所提算法的有效性。
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