有功無(wú)功對三電平中點(diǎn)不平衡的影響

摘要：在原有空間矢量中點(diǎn)電位分析的基礎上，分析了中點(diǎn)偏移和波動(dòng)與三電平變流器有功功率和無(wú)功功率的關(guān)系。將中點(diǎn)電流表達式Park變換到同步旋轉的d，q坐標系中，然后分別分析d軸(有功)和q軸(無(wú)功)對中點(diǎn)電位的影響。先利用仿真分析得出結論，然后再通過(guò)實(shí)驗驗證結論的正確性。實(shí)驗結果表明，有功功率主要影響中點(diǎn)電位的偏移，無(wú)功功率主要影響中點(diǎn)電位的波動(dòng)。
關(guān)鍵詞：交流器；中點(diǎn)電位；開(kāi)關(guān)矢量；空間矢量

1 引言
與傳統兩電平變流器相比，三電平變流器具有耐壓等級高、開(kāi)關(guān)損耗低、輸出諧波低等優(yōu)點(diǎn)，在高壓大功率應用中表現出明顯優(yōu)勢。但三電平變流器存在一個(gè)固有問(wèn)題，即中點(diǎn)電位不平衡。如果電容電壓嚴重不平衡，不僅大大增加輸出電壓的諧波，還有可能損壞開(kāi)關(guān)器件和直流側電容。
目前，中點(diǎn)電位不平衡處理方法主要有：①采用兩個(gè)或多個(gè)直流源；②采用附加的功率器件，向中點(diǎn)注入或抽出電流；③選擇合理的矢量作用時(shí)間和順序。其中方法①和②增加了系統的復雜性，而方法③多是針對SVPWM的特性和中性點(diǎn)電位失衡的關(guān)系，缺少了其他量的關(guān)系。此處在空間矢量與中點(diǎn)電位失衡關(guān)系基礎上，通過(guò)將三相電流矢量和開(kāi)關(guān)矢量Park變換為d，q軸分量，分別分析了它們對中點(diǎn)電位偏移和波動(dòng)的影響。

2 三電平拓撲、電壓矢量和電流矢量
2．1 拓撲和電壓矢量
目前三電平變流器的拓撲主要有飛跨電容式、級聯(lián)式和中點(diǎn)箝位式，在此主要針對中點(diǎn)筘位式三電平拓撲進(jìn)行分析，圖1為中點(diǎn)箝位式三電平變流器拓撲。

定義Sk為三電平變流器的開(kāi)關(guān)函數為：

式中：VSk1～VSk4為k相橋臂的4個(gè)開(kāi)關(guān)。