双闭环 SVPWM（羊角波）调制的二极管钳位型 NPC 控制系统，手写理论推导
在离网的电力系统中，为了实现高质量的电能输出，保证稳定的功率输出和功率因数，我们需要设计
一种高效的控制系统。本文介绍的是一种基于双闭环控制、PI+前馈解耦的二极管钳位型 NPC（
Neutral Point Clamped）控制系统，该系统采用了双闭环控制策略，并且通过手写理论推导的
方式，详细介绍了其工作原理。
首先，我们来介绍一下该系统的基本参数。该系统的输入直流电压为 800V，交流输出电压为 380V，
功率等级为 10kW。系统采用的是二极管钳位型三电平拓扑结构，其中控制方式采用双闭环控制，PI+
前馈解耦，工况为离网。在调制方面，采用了空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）羊角波调制方法。为
了保证输出电能的质量，系统还配备了 LC 滤波器，滤波后输出相电压对称三相电压，正弦分布，电
能质量良好。
针对该系统的控制策略，本文详细介绍了双闭环控制的原理，并通过理论推导的方式展示了该控制策
略的有效性。首先，我们介绍了闭环控制的基本原理，包括反馈控制的作用和闭环系统的稳定性分析
。然后，我们引入了前馈解耦的概念，通过增加前馈控制回路，实现了对系统动态响应的进一步优化
。
在 SVPWM 羊角波调制方面，我们详细介绍了该调制方法的原理和实现方式。首先，我们介绍了空间矢
量调制的基本原理，包括三相交流信号的空间矢量表示和羊角波调制的优势。然后，我们详细介绍了
SVPWM 调制方法的实现步骤，包括空间矢量生成、电压合成和 PWM 波形产生。
在系统的滤波和输出质量方面，我们介绍了采用 LC 滤波器的原因和设计方法。LC 滤波器可以有效地
滤除谐波分量，保证输出电压的良好质量。此外，我们还介绍了 NPC 线电压为 5 电平波形和对中性点
为 3 电平的优势，通过清晰的波形图展示了其质量良好的特点。
最后，我们对该控制系统进行了性能评估。通过理论推导和仿真分析，我们展示了该系统的功率稳定
输出、功率因数高和无功功率为零的优势。此外，我们还对输出电压电流的总谐波畸变（THD）进行
了分析，结果表明 THD 仅为 0.09%，说明了该系统在保证高质量输出的同时，还具有良好的电能质
量。
综上所述，本文详细介绍了双闭环 SVPWM（羊角波）调制的二极管钳位型 NPC 控制系统的设计原理
和工作特点。通过手写理论推导的方式，我们展示了该控制系统的优势，并通过详细的分析和仿真结
果，验证了该系统的性能和电能质量。这种控制系统在离网电力系统中具有广泛的应用前景，可以实
现高质量的电能输出，保证稳定的功率输出和功率因数。
