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在电力电子与电力传动领域,对大容量变频调速系统采用多电平逆变器控制这一技术逐渐受到关注。与两电平逆变器相比,多电平逆变器具有输出电压更加接近正弦波、谐波含量少和电压跳变小等特点,非常适合与高压大容量交流变频调速系统。然而,作为一种新型电能变换技术,基于多电平逆变器供电的感应电机的高性能调速控制在理论和实践中依然存在着大量值得研究和讨论的问题。本文以二极管钳位型(NPC)三电平逆变器为基础,对逆变器的控制方法进行全面研究,并对感应电机的直接转矩控制(DTC)展开分析,深入研究了直接转矩控制系统中的NPC三电平逆变器,重点针对其存在的中点电位波动、产生特定高次谐波两个问题,采用一种混合控制方法对三电平逆变器进行控制。本文首先介绍了多电平逆变器的背景及研究意义,并分析了其研究现状,接着对直接转矩控制系统的发展现状作出简述。针对NPC三电平逆变器的中点电位会波动的问题,给出解决方案,采用空间脉宽矢量调制(SVPWM)控制方法进行中点电位平衡控制。其次,由于NPC三电平逆变器在开关管工作时会产生特定的高次谐波,增加设备损耗,为了解决这一问题,采用改进的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术来消除特定谐波。在保证三电平逆变器中点电位平衡控制的基础上,对三电平逆变器输出相电压波形分解为傅立叶级数,设基波调制度为m,对想要消除的n次谐波列出一组非线性超越方程组,通过改进的遗传算法对方程组求解,得出开关角度对三电平逆变器进行控制。并将两种控制方法进行混合控制,达到平滑切换。运用MATLAB/Simulink进行仿真分析,结果表明NPC三电平逆变器的特定高次谐波被消除,波形质量得到明显改善,输出了高质量的三电平电压波形。最后在控制感应电机的直接转矩控制系统中加入三电平逆变器,对逆变器采用上述改进的混合控制方法进行控制,在直接转矩控制中引入PI调节思想,并将三电平逆变器的控制方式与直接转矩控制方式分开,有效地降低了控制的复杂程度,便于系统实现。通过MATLAB/Simulink进行仿真分析,与使用两电平逆变器的直接转矩控制方法进行对比,结果表明电机的转矩和转速脉动得到了显著的降低。