三电平逆变器基本介绍

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1、三电平逆变器基本介绍一、三电平逆变器的基本工作原理+BUSQ1+D13VDCC1D12−Q2iLL++负GNDuCuC−−载Q3+1VDCC2D22D−4Q4−BUS图1三电平逆变器主电路图2四个开关管的驱动信号波形当***u>0时，u=S*1/2V，且S=1表示Q1通Q3断，S=0表示DCQ1断Q3通；***当u<0时，u=(S−1)*1/2V，且S=1表示Q2通Q4断，S=0DC表示Q2断Q4通；由以上可见，*S=1代表了Q1通（输出电压的正半周）或Q2通（输出电压的负半周），而由图2可见，Q1正半周与

2、Q2负半周的驱动波形组合起来与原两电平的上管驱动波形完全一致，因此可以直接在原两电平的控制器平台上进行一定的修改，即可得到适合于三电平的控制器。VDC1S*1/2V=*v+Vu>0时DCmDC4V4u=tVDC1(S−1)*1/2V=*v−Vu<0时DCmDC4V4t图3三电平逆变器模型（包括调制部分）图4三电平逆变器的控制框图二、三电平逆变器的缓冲电路P1P2DR11Q1+D13VDCCDC12−C1Q2iLL++负G1G2AuCuC−−载Q3+C21VDCCDC22−D4Q4DR22N1N

3、2图5实验中所采用的NPC缓冲电路实验中发现在突加RCD负载时会在Q2、Q3上产生很大的电压尖峰，经仔细分析，主要有以下两个方面的原因：第一：在突加RCD负载时会产生很大的电流尖峰，由于控制板在设计时考虑的状况是当出现过流信号时同时封锁Q1、Q2、Q3、Q4的驱动信号，从而导致A点电位在封锁Q1、Q2、Q3、Q4驱动瞬间的变化最大幅值可以达到V，很类似于两电平逆变DC器工作时的状态，容易导致开关管上出现电压尖峰。解决办法：当出现电流尖峰时仅仅封锁Q1、Q4的驱动信号，而Q2、Q3的驱动不封锁，仍然保持原状态

4、不变，如此一来在封锁Q1、Q4驱动瞬间A点电位的变化最大幅值仅仅为1/2V，因DC此大大减小了开关管上的电压尖峰。第二：在突加RCD负载时输出电压的正负半周会出现误判的状况。以一个实际的工作状况对此加以说明，假设当前处于桥臂输出电压的正半周，但是由于此时突加RCD负载因此误判为是在电压的负半周，因此会做以下操作：将原来处于开关状态的Q1改为常断；将原来常通的开关管Q2改为开关状态；将原来处于开关状态的开关管Q3改为常通；将原来常断的开关管Q4改为开关状态，而在此转换过程当中，负载电流很大，很容易在开关管上产

5、生电压尖峰。图6三电平逆变器的控制框图解决办法：在程序里再加一条粗略判断桥臂输出电压正负半周的标准，即依靠wSinPointer来近似判别当前桥臂输出电压的正负半周。程序里目前所采用的方法是：当12

6、案并没有对桥臂输出电压过零点附近的误判进行处理，这是因为在桥臂输出电压过零点附近即使突加RCD负载，一方面电感电流il幅值不会很大，难以出现误判的状况；另外一方面即使出现了误判的状况也不会产生较大的开关管电压尖峰，因为此时冲击电流不大，开关管关断时电压尖峰不大。三、三电平电路中开关管直通问题分析+BUS+1Q1VDCC12−QQ32iLLGND++负uCuC+−−载1VDCC2GND2Q4−−BUS图7三电平T字型拓扑电路可能出现Q1与Q4同时导通的状况就是在输出电压由正半周转入负半周或者是输出电压由负半周

7、转入正半周时，此时所考虑的相邻两个开关周期同时包含有正半周、负半周各一个开关周期。由于调制信号s(t)满足：在输出电压的正半周，满足：s(t)=2*m(t)-1/2T1PR其中m(t)>0,,在输出电压的负半周，满足：s(t)=2*m(t)+1/2T1PR其中,m(t)<0而且，正半周Q1出现满脉宽对应于此时的s(t)取最大值；,而负半周Q4出现满脉宽则对应于此时的s(t)取最小值，在相邻两个开关周期内如果能够保证Q1与Q4不会同时取较大的脉宽，实际上也就可以保证Q1与Q4不会同时导通了。在稳态时，由于在一

8、个基波周期内m(t)是连续的函数（当然,s(t)则只是分段连续的函数），而m(t)与m(t)之间的时间差异仅仅,为一个开关周期，因此m(t)与m(t)数值相差很小，从而也就不可能使得正半周最后一个开关周期内s(t)取最大的值（最大取值为,T1PR）而紧接着的负半周第一个开关周期s(t)取最小的值（最小取值为0），因此稳态时也就不存在Q1与Q4同时导通的可能性了。但是，在动态过程中（如突加RCD负载）由于会出现正负