近年来随着新能源产业的不断发展，光伏并网逆变器的装机容量迅速增加。光伏并网逆变器采用三电平拓扑[1]，与传统的两电平拓扑相比，在相同的条件下具有以下优点：①输出波形更为接近正弦，谐波含量低；②开关器件每次开关时电压变化率du/dt和电流变化率di/dt较小，器件承受的开关应力减小，电磁干扰（Electromagnetic Interference, EMI）程度大大减轻；③效率高，在相同谐波含量时，开关频率大大降低，开关损耗明显减少；④适用于高压、大功率场合。

对三电平变流器而言，中点电位平衡是确保变流器安全稳定运行的必要条件。如果不对中点电位进行控制，不仅会导致输出电压波形中谐波含量上升，而且会使开关管承受较大的电压应力，器件发热量增加，从而影响装置的寿命，严重时甚至会损坏开关器件以及烧毁直流侧电容。因此，中点电位平衡问题一直是三电平变流器研究的重点[2-7]。此外随着各种工业领域，尤其是光伏产业对大功率变流器的需求不断增加以及半导体器件开关频率的不断提高，器件工作时产生的损耗已不容忽视，过大的开关损耗不仅会降低变流器效率，而且要求变流器具有良好的散热能力，这将增加额外的成本。因此同中点电位平衡问题一样，开关损耗问题也受到了国内外学者的广泛关注。

截至目前，绝大多数的文献将三电平中点钳位型（Neutral Point Clamped, NPC）变流器的中点电位平衡问题及开关损耗问题分开进行考虑研究，或只考虑中点电位平衡问题[4-7]，或只考虑开关损耗问题，只有极少量文献同时对两者进行了研究分析。

针对中点电位平衡问题，控制方法主要有硬件电路和软件控制两种类型。由于外加硬件电路控制中点电位的方法会给系统额外增加不必要的费用，因此为了抑制中点电位波动和偏差，一般采用软件控制策略，多数是改进型的空间矢量调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）方法。

有文献通过检测直流电容电压和负载三相电流的信息，调整小矢量对的时间分配因子实现对中点电流的精确控制。文献[5]在传统的SVPWM基础上引入虚拟空间矢量，通过合理选取虚拟中矢量分配系数的值，可以在一定范围内抑制中点电压的波动。文献[6]提出了一种精细分区控制中点电位平衡的新方法，该方法在不同工作区域采用不同调制方法尽量控制中点电流绝对值最小，从而控制中点电位平衡。

有文献提出了一种基于120°坐标系的SVPWM快速算法。通过总结适当的分布规律，能够快速得出用于中点电位平衡的冗余矢量而无需查表。以上方法均可以一定程度地抑制中点电位波动和偏差，但均未有效降低开关损耗。

针对开关损耗问题，有的研究人员引入软开关技术，能够显著降低半导体器件的开关损耗，但其需要额外的硬件电路，增加了系统成本，控制较复杂。文献[9]采用不连续SVPWM，在各相半个周期中，开关管保持60°区域不动作，降低了开关次数，从而减小了开关损耗，但其在非单位功率因数条件时，损耗降低并不明显，调制过程中也无法抑制中点电位的波动。、

有学者利用三相瞬时电流的最大相或最小相，在原有指令电压的基础上叠加补偿电压，降低开关损耗，但该方法在中点电位发生偏移时并不适用。此外，同时针对中点电位平衡问题和开关损耗问题，也有少量文献进行了相关研究。

另外，有文献提出一种通过切换矢量序列来均衡直流侧电压的控制策略，可以同时实现中点电位平衡控制以及低开关损耗，但只讨论了单位功率因数的情况，缺乏对全功率因数区域的研究。有文献基于载波移位脉宽调制（Phase Disposition PWM, PDPWM）策略的中点电位平衡方法，提出了一种最小开关损耗脉宽调制（Small switch Losses PWM, SLPWM）和PDPWM混合调制策略，能够有效降低开关损耗和控制中点电位，但其本质上是载波调制，因此直流侧电压利用率较低，且调制过程太复杂，不适用于工程实践。

有文献提出了一种协调控制策略，可以同时控制中点电位平衡并降低开关损耗，但开关管不动作区域离散分布，因而无法明显降低开关损耗。有文献提出一种基于DSVPWM1和DSVPWM3[15,16]混合调制策略，能够有效控制中点电位平衡和降低开关损耗，但并未考虑两者切换时的过渡，可能会出现两个开关管同时动作的情况。

针对中点电位平衡问题和开关损耗问题，基于不连续SVPWM方法，西安交通大学电气工程学院的研究人员罗锐、何英杰等，在2018年第14期《电工技术学报》上撰文，提出了一种能够同时降低开关损耗和控制中点电位平衡的混合调制策略。该策略通过检测变流器交流侧三相瞬时电流的方向与直流侧两个电容电压的差值来切换矢量序列，进而控制中点电位在合理范围内波动以及选择电流最大相或较大相不动作来降低开关损耗，这两部分之间的切换采用滞环控制方式。在变流器全功率因数区域运行时，该混合调制策略均能有效地控制中点电位平衡并降低开关损耗。最后仿真和实验结果验证该调制策略的可行性和有效性。

图1 三电平变流器主电路

（原文标题“三电平变流器中点电位平衡及低开关损耗SVPWM策略”，DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.170786）