关于两种ANPC拓扑调制方法及其实际应用的研究.pdf

简介：
本文研究了两种自适应神经模糊控制器（ANFC）的电力电子变换器中的具体实现方式——即ANPC拓扑，并探讨其在工业控制领域内的实际应用效果。 ANPC（Active Neutral Point Clamped）拓扑是电力电子技术中的一个重要概念，它是NPC（Neutral Point Clamped）三电平拓扑的改进版本。在原有基础上增加了两个开关管，使得中性点回路可以被主动控制，从而优化损耗分布并提升输出功率和效率。 ANPC的主要优点在于通过调整开关模式来更均匀地分配损耗，减少了温升不均衡的问题，在NPC结构中这是一个显著缺点。ANPC包括四个主要的开关状态以及两个过渡状态。与NPC类似的是，额外增加的两个开关T1和T4提供了更多的组合可能性，使得零电平回路有更多的变化方式。 在分析ANPC的开关状态时，T2、T3、T5和T6这四个管子可以产生四种有效的开关组合，并分别对应不同的中点电压状态。然而，组合C与D由于只能单向导通而被视为无效。因此，只有三种有效组合可以通过开启或关闭T1和T4进一步细分，从而形成四种基础的中性点换流开关状态。 对于输出正负电平的影响，在ANPC拓扑结构下，当T1&T2或者T3&T4同时开通时可以产生正负电压输出，这与NPC基本相同。但是通过增加的T5和T6作为钳位开关，例如在输出正电压的时候开启T6，则可以使中间点电压被中性点钳制下来，帮助均衡各个器件上的电压分布并降低损耗。 实际应用方面，ANPC拓扑可以应用于高功率转换系统如光伏逆变器、电动汽车充电站以及工业电源等场景。虽然其动态开关策略理论上可以进一步优化损耗的分配，但由于实时计算与控制的复杂性，在设计时往往会采用固定的调制方式以简化控制系统，并提高系统的稳定性和可靠性。 通过独特的开关配置和中性点控制机制，ANPC拓扑实现了功率损耗的有效优化并提升了三电平逆变器的整体性能。在实际应用中的表现表明其具有更高的效率以及更均衡的温度特性，为大功率转换系统的设计提供了有价值的解决方案。