级联多电平逆变器开关角度研究

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1、第46卷第4期电力电子技术Vo1．46．No．42012年4月PowerElectronicsApril2012级联多电平逆变器开关角度的研究刘润华，王丙义，王飞飞，翟爽(1．中国石油大学(华东)，信息与控制工程学院，山东青岛266555；2．山东东营供电公司，山东东营257091)摘要：为了改善级联多电平逆变器输出电压波形质量，提出了一种优化谐波消除技术。通过控制逆变单元开关角度实现级联多电平逆变器谐波控制，在消除低中频谐波成分的同时寻求总谐波畸变率(THD)最小的一组开关角。建立了仿真和实验模型，对该组角度进行仿真和实验验证，其结果验证了优化谐波消除技术

2、的正确性。关键词：逆变器；谐波控制；开关角；总谐波畸变率中圈分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)04-0060-02ResearchonCascadeMultilevelInverterSwitchAnglesLIURun—hua，WANGBing—yi，WANGFei—fei，ZHAIShuang：(1．ChinaUniversofPetroleum，Qi,Mao266555，China)Abstract：nlprincipleandstructureofcascademultilevelinverterareintro

3、duced．Inordertoimprovethequalityofcascademultilevelinverter’Soutputvoltagewaveform，akindofoptimizationharmonicehminafioncontroltechnologyisproposed．Ieharmonicofcascademultilevelinverteriscontrolledbytheswitchanglesofiqverterunit．Thelow,andmiddlefrequencyharmoniccompositionsareelimi

4、nated，andagroupofswitchangleswithlowtotalharmonicdistortionrate(THD)isrealized．Theseanglesandtheaccuracyofoptimizedharmoniceliminationarevalidated．Keywords：inverter；harmoniccontrol；switchangles；totalharmonicdistortionrate1引言度的基本逆变单元输出的方波经叠加得到合成阶梯波，以逼近正弦输出电压。图1为级联多电平逆多电平逆变技术是一种可以满足高

5、压大功率变器的结构图。各基本单元由一个独立的直流电输出场合的适合环保节能应用的新技术。近年来，源和一个单相H桥逆变器组成。采用移相控制方由于具有的诸多优点，多电平逆变技术在电力系式【，使各开关管工作时间相等，保证其利用率。统直流输电、无功补偿、有源电力滤波及高压大功———率交流电动机变频调速系统中得到广泛应用。采Vs奉Vs：奉r-31f-=用多电平逆变技术的主要目的之一。就是为了利udc=嗡用低耐压小功率开关器件实现高电压大功率输出，同时改善输出电压波形，减少谐波含量。为了A结i；达到此目标，现有两个解决方法：①采用电力电子⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一IA‘ll_

6、=o—⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一开关器件串联的半桥式逆变结构，即二极管和电图1级联多电平逆变器结构图容箝位式多电平逆变器；②采用功率单元叠加的Fig．1Thestructureofmultilevelinverter级联式逆变结构，即级联多电平逆变器。级联式逆各逆变单元都可产生3个电平：，0，一，变结构具有多电平逆变共有的电压冗余特性，各逆变单元的输出直接串联或经隔离变压器隔离后级联单元的工作是完全独立的，结构简单、清晰，串联在一起，合成逆变器的输出波形。输出波形的不存在电压均衡问题：采用H桥单元结构．方便电平数n=2s+1．s为基本逆变单元个数。逆变单模块

7、化设计、制造，易于扩展。元的个数越多．输出波形的电平数越多，波形越接2级联型H桥多电平逆变器Ⅲ近于正弦波，谐波含量越小。通过控制各逆变单元级联H桥多电平逆变器由Ⅳ个相移一定角的开关角度来改善多电平逆变器输出电压质量，主要方向有两个：①消除输出电压中低频谐波成定稿日期：2011—10—08分；②最小化输出电压的THD。下面探讨一种优作者简介：刘润华(1958一)，男，山东济宁人，教授，硕士导化谐波消除技术。以寻求消除低频谐波成分的同师，研究方向为电力电子技术应用及检测。时THD最小的开关角度。60级联多电平逆变器开关角度的研究3优化谐波消除技术嘲0=一[厂()

8、rl厂()(6)式(6)是超线性收敛的。迭代初始值为