三电平NPC逆变器与两电平逆变器相比具有输出功率大,单管承受压降小,谐波畸变率小等优点,因此在中高压领域得到了广泛的应用,但其也存在中点电位平衡的问题。中点电位不平衡会造成开关器件过压和交流谐波增加,并给逆变器的性能和安全带来十分不利的影响。常用的中点电位平衡控制法有基于SVPWM的中点电位平衡法和基于载波PWM的中点电位平衡法。基于SVPWM的中点电位平衡法算法直观,但计算复杂。基于载波PWM的中点电位平衡法算法简单,但零序分量的选取原则较抽象且目前还不完善。开关调制序列大于8段时,三电平SVPWM与载波PWM的等效关系还不完善。本文在双调制波载波PWM理论的基础上,对开关调制序列大于8段时三电平SVPWM与双调制波载波PWM的等效关系进行了论证。从空间矢量的角度对中点电位波动进行了分析,证明了稳态时中点电位存在三倍频的波动,且波动幅值与负载电流幅值成正比,与电容大小和输出频率成反比。并进一步分析了有功和无功对中点电位的影响。在调制电压叠加零序分量不出现过调制的前提下,对不同情况下电容中点电流随零序分量变化的规律进行分析。比较叠加零序分量后电容中点的实际电流与使中点电位在一个载波周期内达到平衡的目标电流,选择使中点电位快速达到平衡且开关损耗较小的优化零序分量,从而得出基于载波PWM的三电平NPC逆变器中点电位快速平衡算法。分别在不同调制比、功率因数角时,采用中点电位快速平衡算法,实时仿真观测三电平NPC逆变器的中点电位波动。对中点电位波动幅值进行归一化后即可得到不同调制比和功率因数角时中点电位的归一化波动幅值。在给定中点电位允许波动范围、直流电压、输出频率、功率因数角时,可以利用中点电位的归一化波动幅值对电容进行选型。最后分别在不同功率因数角、电容电压存在较大扰动、电容值不相等、并网电流存在负序分量等情况下,对本文提出的中点电位快速平衡算法和“预估—校验”中点电位平衡算法,在三电平NPC逆变器并网时的中点电位平衡能力进行仿真比较。仿真结果表明,在上述各种情况下,与“预估—校验”中点电位平衡算法相比,中点电位快速平衡优化算法均能够使中点电位更快达到平衡。