新型级联型SVPWM逆变器设计.pdf

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1、第47卷第4期电力电子技术o147No．42013年4月PowerElectronicsApril2013新型级联型SVPWM逆变器设计王志平，张桂梅z，李静(1．东方电子集团有限公司，山东烟台264000；2．烟台东泽电气自动化有限公司，山东烟台264006)摘要：空间矢量脉宽调制(SVPWM)是各种高性能磁场定向矢量控制、直接转矩控制等电机控制的基础；级联型多电平SVPWM随着级联数的增加，电压矢量数目变得非常庞大，造成控制算法复杂，难于实际应用。基于成熟的低压逆变器矢量控制技术，采用低压控制算法，通过单元矢量延时叠加技术，实现级联高压逆变器开发。并在1台10kV／4

2、00kVA高压逆变器上进行实验。验证了该方案的可行性和有效性。关键词：逆变器；空间矢量脉宽调制；级联中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)04—0082—02NovelMulti-levelSVPWMofCascadeInvertersWANGZhi—ping，ZHANGGui-mei。，LIJing(1．Dong(angElectronicsCo．，Ltd．，Yantai264000，China)Abstract：Spacevectorpulsewidthmodulation(SVPWM)isthemotorcontrolbaseo

3、fhighperformancefieldorientedvectorcontrolanddirecttorquecontro1．Theaddingthecascadeofmulti-level，thevectorquantitiesalegreat，SOtheutilizationofmulti-levelinverterswitlltheSVPWMmethodcannotberealized．Thelow—voltagevectorinverterisalreadyverygood，usingthelow·voltagevectoralgorithmandoverla

4、ptimestaggeredPWMtechnique(OTS—PWM)tothecascadeinverter．A10kV／400kVAhigh-voltageinverteristestedtovfythefeasibilityandvalidity．Keywords：inverter；spacevectorpulsewidthmodulation；cascaded1引言高，控制灵活，低频转矩大。因此应用SVPWM技术可实现逆变器对电机的高性能控SU[】。与传统两电平逆变器相比，级联型多电平高压逆变器[1]利用低电压等级功率器件实现高电压2级联型逆变器基本拓扑结构输出：

5、H桥功率单元采用低开关频率降低模块开图1示出H桥级联多电平逆变器拓扑结构。关损耗，提高逆变器效率；等效高输出开关频率和调制方式主要有三角载波移相PWM和SVPWM。多电平，降低谐波含量，减小du／dt；输入侧采用多重化整流．保证了较高的输入功率因数，对电网污染小。另外H桥级联型多电平逆变器不存在电压不平衡问题．更易于实现PWM控制：各功率单元结构相同，易于模块化和产品化；因此级联型逆变器广泛应用于中高压调速和交流柔性输电系统静止无功发生器等领域。多电平PWM技术是H桥图1级联型多单元逆变器级联型多电平逆变器的核心之一。根据不同的调Fig．1Cascadedunitsinv

6、erter制方法。可分为三角载波PWM和SVPWM两类[2-31；SVPWM技术是一种磁链轨迹法，是从电机整当前应用的H桥级联型多电平逆变器大多采用体角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的前者。但该技术不能将逆变技术和高性能的电机圆形旋转磁场．其控制效果好，直流电压利用率控制策略相结合；SVPWM技术基于瞬时值理论，高．控制灵活，应用SVPWM可实现逆变器对电机从电机角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒的高性能控制；图2中，包括6个非零矢量(一定的圆形旋转磁场，控制效果好，直流电压利用率)和2个零矢量(，U7)；6个模为23的矢量将复平面均分为6个扇区I一Ⅵ，对于任意扇

7、区内定稿日期：2013—01—08作者简介：王志平(1965一)，男，山东烟台人，本科，工程的电压矢量，均可由该扇区两边矢量合成。师．研究方向为电力电子与电气传动。在复平面上旋转，即可获得电机所需圆形磁链。以82新型级联型SVPWM逆变器设计在扇区I为例，则可由，，，合成，3OTS．SVPWM技术依据平行四边形法则和伏秒积相等原则．有：从调制原理观点出发。通用两电平SVPWM+=(1)是基于三相矢量合成。对于基于H桥基本单元多上B上0电平逆变器，若要采用两电平SVPWM理论，则需式中：，分别为，在一个开关周期中的持续时间；为P