三电平拓扑工作原理与两电平区别介绍

三电平拓扑结构相对于两电平在性能上有很多优势，但是也存在中点电位不平衡这一固有问题。 基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)，提出一种混合式的三电平中点平衡控制策略。接下来给大家介绍一下三电平拓扑工作原理以及三电平与两电平优势对比。

1.三电平拓扑工作原理

NPC（Neutral Point Clamped）三电平拓扑结构是一种应用最为广泛的多电平拓扑结构。NPC拓扑结构最早由日本长冈科技大学学者南波江章（Akira Nabae ）在80年的IAS年会上提出，并于90年代初在高压变频器上得到实际工业应用。近年来随着电力电子技术在电力行业的发展，NPC三电平技术开始越来越多的应用到各个领域，包括光伏逆变器、风电变流器、高压变频器、UPS、APF/SVG、高频电源等都有着广泛的应用。NPC拓扑最常用的有两种结构，就是我们常说的“I”字型（也称NPC1）和“T”字型（也称NPC2、MNPC、TNPC、NPP等）。另外ANPC也是一种NPC1的改进型，这些年随着器件的发展，ANPC也开始有一些适合的应用。本文主要介绍前两种结构，从结构特点、回路分析、调制方式、损耗计算等几个方面来分析这两种NPC拓扑结构。

三电平拓扑结构的思想来源于一种多级可控直流源的思想。通过对不同等级电源的切入来实现多电平的控制。二极管钳位型NPC三电平拓扑结构正是通过引入两个钳位二极管来实现多级电压的控制。

2.三电平与两电平优势对比

输出电压谐波含量(THD)低、开关 频率低、连接电抗小。三电平与两电平优势对比： 1、功率因数:两者都能实现相同效果; 2、成本:两电平有优势; 顾客关心 三电平除正负电平外,比两电平多了一个 0 电平,即更低开关频 率(更小电抗)即能输出谐波含量相同的波形,但为此节省的散热器和 连接电抗成本不足以弥补三电平多出的 IGBT 和二极管成本。 3、稳定性:两电平技术成熟。

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