三电平中点钳位变换器电容电压自平衡机理与均压控制策略

三电平中点钳位（3L-NPC）半桥拓扑输入端为电容串联结构，由于电路的非理想因素，存在电容电压不均衡问题。文中根据推导出的3L-NPC半桥等效电路，从时域角度详细分析了电容压差与电容电流的关系，表明3L-NPC具有自平衡特性，且其自平衡电流主要来自于负载电流的直流分量。基于此总结出2类均压控制策略:第1类，采用传统比例-积分或比例-谐振等调节器，加入特定变量反馈，以恢复3L-NPC自平衡特性;第2类，采用不破坏3L-NPC自平衡特性的调节器。根据第2类均压控制思想，提出了采用准谐振调节器的均压控制策略，可简化系统控制，降低系统成本。此外还给出了具备自平衡特性的双环控制方案，改善了系统的响应速度。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。