低载波比下 NPC 三电平 PMSM 双模过调制与复矢量解耦协同控制

微特电机 ›› 2026, Vol. 54 ›› Issue (6): 43-50.

低载波比下 NPC 三电平 PMSM 双模过调制与复矢量解耦协同控制

苏锦鸿,孙　乐,卫俊佑,匡子恒,岳　毅

南京理工大学自动化学院,南京 210094

出版日期:2026-06-26 发布日期:2026-06-28
作者简介:苏锦鸿( 2005—) ,男,本科生,研究方向为电气工程及其自动化。

Mechanism of Overmodulation Region Partitioning and Dual-Mode Overmodulation Strategy for NPC Three-Level PMSM

SU Jinhong, SUN Le, WEI Junyou, KUANG Ziheng, YUE Yi

School of Automation,Nanjing University of Science & Technology,Nanjing 210094, China

Online:2026-06-26 Published:2026-06-28

摘要/Abstract

摘要： 针对直流电压受限、弱磁高速及低载波比条件下,中性点钳位( neutral point clamped,NPC) 三电平逆变器驱动高极对数永磁同步电机过调制运行中电压利用率不足、电流畸变加剧及稳定性下降的问题,提出双模过调制、中点电荷平衡、复矢量解耦与延时补偿协同控制策略。通过对过调制过程进行分区建模,实现线性区向深度过调制区的平滑过渡;同时抑制中点电压偏移,d、q 轴耦合及数字延时影响。实验结果表明,所提方法可显著提高直流母线电压利用率,改善过调制区电流波形质量与系统稳定性。

关键词: NPC 三电平逆变器, 空间矢量脉宽调制, 双模过调制, 中点电压平衡, 复矢量解耦, 延时补偿

Abstract: To address insufficient direct current ( DC ) -bus utilization, aggravated current distortion, and stability degradation in high-pole-pair permanent magnet synchronous motor ( PMSM) drives fed by neutral point clamped ( NPC) three-level inverters under DC-voltage-limited, flux-weakening, and low-carrier-ratio overmodulation conditions, a coordinated control strategy integrating dual-mode overmodulation, charge-based neutral-point balancing, complex-vector decoupling,and delay compensation is proposed. By partitioning the overmodulation process, smooth transition from the
linear region to deep overmodulation is achieved,while neutral-point voltage deviation,d,q-axis coupling,and digital-delay effects are simultaneously suppressed. Experimental results verify that the proposed method improves DC-bus utilization and enhances current waveform quality and system stability in overmodulation operation.

Key words: neutral point clamped three-level inverter, space vector pulse width modulation, dual-mode overmodulation, neutral-point voltage balancing, complex-vector decoupling, delay compensation

中图分类号:

TM351

苏锦鸿, 孙　乐, 卫俊佑, 匡子恒, 岳　毅. 低载波比下 NPC 三电平 PMSM 双模过调制与复矢量解耦协同控制[J]. 微特电机, 2026, 54(6): 43-50.

SU Jinhong, SUN Le, WEI Junyou, KUANG Ziheng, YUE Yi. Mechanism of Overmodulation Region Partitioning and Dual-Mode Overmodulation Strategy for NPC Three-Level PMSM[J]. Small & Special Electrical Machines, 2026, 54(6): 43-50.

[1]	张伯虎, 印晓梅, 华浩, 罗响. 一种基于电压矢量优化组合的双三相电机共模电压抑制方法[J]. 微特电机, 2023, 51(7): 40-45.
[2]	孙明翰. 提高永磁同步电机鲁棒性的有源阻尼控制方法[J]. 微特电机, 2022, 50(2): 52-58.
[3]	罗迪, 刘小虎. 考虑零序电流抑制的开绕组直线电机矢量控制[J]. 微特电机, 2022, 50(10): 37-43.
[4]	丁杰,尹亮. 低地板车辆永磁电机的电磁噪声优化研究[J]. 微特电机, 2022, 50(1): 7-14.
[5]	胡琴, 李宏, 高龙. 具有单位功率因数输出的逆变电源研究[J]. 微特电机, 2021, 49(9): 39-42.
[6]	孙鹤旭, 郝正赫, 董砚, 荆锴. 定频模型预测控制与滑模控制相结合的PWM整流控制策略[J]. 微特电机, 2020, 48(7): 47-51.
[7]	董程飞,李岩,刘陵顺. SVPWM过调制策略在航空高压直流系统中的应用[J]. 微特电机, 2020, 48(2): 55-59.
[8]	景晓东. 轨道交通用永磁同步电机系统的延时补偿策略[J]. 微特电机, 2020, 48(12): 36-40.
[9]	. 共直流母线五相双逆变器共模电压抑制策略[J]. 微特电机, 2020, 48(1): 6-11.
[10]	李鹏谦, 何洪军. 三相两电平SVPWM调制策略的研究[J]. 微特电机, 2019, 47(8): 64-68.
[11]	叶为奇,郑明辉,魏海峰,曾峰,徐蔚. 基于SVPWM的变频器死区补偿研究[J]. 微特电机, 2019, 47(5): 55-58.
[12]	蔡萍,李永岗,赵赫. 双三相永磁同步电机在电动汽车中的应用研究[J]. 微特电机, 2019, 47(1): 59-62.
[13]	凌涛, 刘细平, 罗振华, 李亚, 刘章麒. 基于双模过调制的PMSM控制系统研究与实现[J]. 微特电机, 2018, 46(8): 70-74.
[14]	张乐, 杨强, 赵刚. 电动汽车集成车载大功率充电器的研究[J]. 微特电机, 2018, 46(12): 20-25.
[15]	李昱兵, 陈跃. 一种基于调制波电压基波幅值过调制控制方法[J]. 微特电机, 2018, 46(11): 62-66.