三电平逆变器空间电压矢量pwm调制与实现

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1、山东大学硕士学位论文制。例如，二极管箝位型三电平逆变器虽然是目前应用最为成熟的多电平逆交器结构之一，但中点电位平衡问题是它固有的问题，并且是一个研究的热点问题，这也是本文的研究内容和要解决的问题之一．2、飞跨电容型多电平逆变器飞跨电容型N电平变换器的直流侧也是由N-1个串联的电容组成，每相可以输出N级电压，所用到飞跨电容型的个数为州．1)×(N．2)。图1．2所示为一个三相五电平的飞跃电容型多电平逆变器。此逆变器的直流侧用了一种阶梯结构，每一层的电容电压都与下一层的电容电压不同。每相桥臂的结构都相同，两层电容闻电压增加的大小决定了输出波

2、形中每阶电压电平的高度。显而易见，爿相桥臂中的三层内环平衡电容cal、ca2和Ca3与口相桥臂的三层电容是互相独立的，但所有的桥臂都共同享有直流侧的四个电容c1一C4。图1．2飞跨电容型三相五电平逆变器拓扑结构飞跨电容型与二极管箝位型的多电平逆变器相比，前者克服了后者使用太多二极管的问题；同时具有多种组合的开关方式，这些开关组合方式可以用来平衡电容上的电压；由于飞跨电容的存在，使得输出电压的谐波畸变率和开关器件的du／d1相对较小，而且开关器件处于阻断情况下电压也比较均衡；飞跃电容型多电平逆变器也只需要一个直流电源，并且同样可以采用背靠

3、背的方式实现四象限运行。但这种拓扑结构的变换器中，电容的体积较大，当电平数较高时，系统较4山东大学硕士学位论文表1．1三种多电平逆变电路拓扑结构比较分析三种多电平逆变电路拓扑结构比较分析=撮管钳位型飞跨电容墅级联型无需均压，元件少主要优点双向功宰流动自动均压，双向功率流动电平更高屯容均压复杂，体积大．成本高。主要缺点需要更多独立电源中点电位偏移开关损耗大N电平时开关嚣件每一个桥臂需要2群一1)每—个桥臂需要2烈一l’每一十桥譬需要2心一ll钳位器件两个二极管一个电容独立电源燃料电洼供电的高压系统，太应用范匿应甩广泛应用较少阳能系统等1．

4、2．2多电平逆变器P删调制技术研究现状简介。传统的交频器通常采用相控方式，即通过调整触发角的大小来调整器件的导通时间，从而改变逆变器的输出波形。采用相控方式来控制逆变器，控制简单，但生成波形含有大量的谐波分量，功率因数低，转矩脉动大，动态响应慢，无法满足高性能调速系统的要求。1964年，德国的Asch伽ung等率先提出了脉宽调制变频的思想，即把通信系统的脉宽调制技术(简称为PwM技术)应用于交流电气传动。所谓脉宽调审9技术是指利用全控型电力电子器件的导通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，实现变压、变频控制并且消除谐波的技术，简

5、称PwM技术。多电平逆变器功能的实现，不仅要有适当的电路拓扑结构作为基础，还要有相应的PwM控制方式作为保障，才能保证系统高性能和高效率的运行。随着电力电子器件和多电平技术的快速发展，PwM技术也越来越充实，PwM调制方法有很多种实现方式，可分为基于载波的和非载波的PwM调制方法两种类型口】，以下将对多电平变换器的PwM调制方法的研究现状作一简单介绍。1、基于载波的PWM调制方法图1。4是五电平变换器四种不同的基于载波的PwM调制方法原理图。其中，图(a)所示的子谐波PwM(sub．ha硼onicPwM—SHPwM)调制方法18’是Ca

6、腓a在6山东大学硕士学位论文1990年的电力电子专家会议(PEsC)上提出的，这种调制方法利用多个频率和幅值相同的三角载波和正弦波相比较来决定多电平变换器开关器件的开通和关断，对于N电平的变换器就需要N-1个载波，而这些载波的中点即为零参考点，该调制方法的特点是调制方式简洁且容易实现；图(b)的开关频率优化PwM(swi心ngFbquencyOptinlaIPwM．sFOPwM)调制方法是由德国的stcinkc在19鼹年的PEsC上提出的【”，与sHPwM调制方法不同的是调制波中增加了零序电压f10】，这种调制方法仅实用于三相对称负载的

7、系统，当用于单相系统中时输出电压中会有3次谐波存在；图(c)的移相PwM口ha∞shiftPwM．PsPwM)调制方法【”1的相邻载波之间都存在一定的相移，与S}邛wM和sFOPwM相比，这种调制方法能够增加等效的载波频率，从而增加等效的开关频率，这种调制方法适合用在级联型的多电平变换器中；图(d)的变载波频率PwM(variablc—Frequ姐cyc{睢icfB锄dsPwM．VFI四W蛐调制方法l捌克服了前三种方法在调制比较高时中间载波对应开关器件动作次数较少的缺点，适当增加了中间载波的频率，平衡了开关器件动作频率，相应地也增加了等

8、效的开关频率。‘帕S州PWM日b)SfoPqrM图1．4基于载波的PwM调制技术2、非载波的PWM调制方法非载波的PwM调制方法有很多种，典型的有：谐波消除PwM(s脏PwM)法、滞环控制PwM(Hystc