三电平与两电平逆变器谐波特性的比较
更新时间:2024-03-31 21:48:01 阅读量: 综合文库 文档下载
三电平与两电平逆变器谐波特性的比较 引言
三电平逆变器自1981年nabae提出后[1],在近几年得到了广泛的应用。因为相对于传统的两电平逆变器而言,它具有如下2个突出的优点[2]:
(1) 每个桥臂上开关元件的电压应力为直流侧输入电压的一半,这样无需动态均压电路就可以将低耐压的器件应用于高压大功率场合。
(2) 在相同的载波频率下,三电平逆变器线电压的谐波成份较两电平逆变器要小得多,且由于开关频率也成倍减小,有效地减小了开关损耗。
本文采用双重傅立叶级数的方法分析了这两种逆变器的谐波特性,并分别给出仿真结果进行比较,证明三电平逆变器的这两个优点。 2 三电平逆变器的谐波分析
图1为二极管箝位型三相三电平逆变器主电路拓扑结构,图2是a相的波形图。
图1 三电平逆变器主电路
图2 三电平逆变器波形图 其中,载波幅值为1,角频率为ωs;调制波幅值为ma,也即逆变器的调制系数,角频率为ω0。载波和调制波可以写成如下形式
(1)
(2)
uar=masinω0t (3)
调制波和载波的交点即为开关的动作时间,在交点上,有up=uar(调制波的0~π区间)和un=uar(调制波的π~2π区间),如图3所示。
图3 调制波和载波的相位关系
(4)
(5)
所以
(6)
将 用双重傅立叶级数表示[3]
(7)
式中
(8)
线电压uab是相电压ua0和ub0的矢量差,即
(9)
(10)
将线电压uab的系数aknak分解成各频率分量可得 (1) 直流分量(k=0,n=0)
a00=0,所以a00a0=0,uab不含直流分量。 (2) 基波分量(k=1,n=0)
,,所以uab的基波
(11)
(3) 基波频率的整数倍分量(k>1,n=0)
ak0=0,所以ak0ak=0,uab不含基波频率的整数倍分量。 (4) 载波频率的整数倍分量(k=0,n≥1)
因为a0=0,所以a0na0=0,uab不含载波频率的整数倍分量。 (5) 调制波和载波频率的和频与差频分量(k≠0,n≥1)
(12)
(13)
(14)
从(14)式可看出,当k为偶数或3的倍数时,aknak=0。所以
(15)
式中
综上所述,得
(16)
3 两电平逆变器的谐波分析
图4和图5分别是传统两电平逆变器的主电路拓扑和波形。其中载波和调制波的幅值及角频率都与三电平的相同,采用和上面同样的方法,直接给出其线电压傅立叶级数形式如下[4]
图4 三相两电平逆变器
图5 a相波形图
(17)
4 归纳比较
将以上两种逆变器的谐波特性归纳如下 (1) 线电压的基波分量相同,都为:
(2) 谐波分量都为nωs±kω0,但振幅不同,三电平逆变器的振幅为
,而两电平的振幅为
,很明显,三电平逆变器各次谐波的振幅均小于两
电平逆变器,谐波的减小方便了滤波网络的设计,提高了输出波形的质量,并且减小了系统的损耗。
(3) 谐波都以(nωs±kω0)分组,每组以nωs为中心,两侧以±kω0对称分布且对称衰减,不存在载波的整数倍(nωs)谐波。 5 仿真与实验结果
针对这两种逆变器,在相同条件下利用pspice仿真软件进行了仿真研究,仿真波形如图6所示。其中直流输入为500v,调制系数为0.8,载波比为30,输出电压基波频率为400hz。三电平逆变器线电压是5电平,比两电平逆变器输出的线电压更接近正弦波。图7为10kw实验装置测得的三电平逆变器的线电压波形,thd小于3%。可看出,仿真、实验结果与上述的分析结论是一致的。
图6 pspice仿真结果
图7 三电平逆变器的实验结果 6 结束语
由以上分析可知,三电平逆变器在谐波特性上明显优于传统的两电平逆变器,这不仅提高了波形质量,减小了开关损耗,而且给滤波器的设计带来很大方便。同时器件的电压应力成倍减小,解决了低耐压的功率器件应用于高压大功率的场合,降低了成本。可以肯定,三电平或多电平逆变器在今后逆变电源中的应用将越来越广泛。
图6 pspice仿真结果
图7 三电平逆变器的实验结果 6 结束语
由以上分析可知,三电平逆变器在谐波特性上明显优于传统的两电平逆变器,这不仅提高了波形质量,减小了开关损耗,而且给滤波器的设计带来很大方便。同时器件的电压应力成倍减小,解决了低耐压的功率器件应用于高压大功率的场合,降低了成本。可以肯定,三电平或多电平逆变器在今后逆变电源中的应用将越来越广泛。
正在阅读:
三电平与两电平逆变器谐波特性的比较03-31
怎么办理初三学生厌学成绩03-30
324省道路面监理细则06-15
滑铁卢大学科学与商业化学本科04-17
怎么在QQ空间中发起投票02-10
和动物宝宝去春游03-13
膜剂的制备111-29
风湿性疾病病人护理概述04-23
小学六年级英语:Unit2 Anne wanted to skate教学设计04-09
贵州省思南中学高一上学期半期考试语文试题03-15
- 多层物业服务方案
- (审判实务)习惯法与少数民族地区民间纠纷解决问题(孙 潋)
- 人教版新课标六年级下册语文全册教案
- 词语打卡
- photoshop实习报告
- 钢结构设计原理综合测试2
- 2014年期末练习题
- 高中数学中的逆向思维解题方法探讨
- 名师原创 全国通用2014-2015学年高二寒假作业 政治(一)Word版
- 北航《建筑结构检测鉴定与加固》在线作业三
- XX县卫生监督所工程建设项目可行性研究报告
- 小学四年级观察作文经典评语
- 浅谈110KV变电站电气一次设计-程泉焱(1)
- 安全员考试题库
- 国家电网公司变电运维管理规定(试行)
- 义务教育课程标准稿征求意见提纲
- 教学秘书面试技巧
- 钢结构工程施工组织设计
- 水利工程概论论文
- 09届九年级数学第四次模拟试卷
- 电平
- 谐波
- 逆变器
- 特性
- 比较
- 2014苏科版八年级上第一章图形的全等
- 浅谈建筑业基层农民工维稳工作的几点认识
- 高新技术企业股权激励的现状分析
- 2010~2011学年省三好优干优评选通知研究生部
- 浅谈中药治疗骨性关节炎
- 2017关联交易管理专项审计方案定
- 在师德师风建设暨治理教师有偿补课动员会上的讲话
- 漫谈动物名称文化内涵在东西方文化中的异同
- 黄石项目投资合作协议(NEW)
- 地表变迁教学设计
- 第3讲:让分段、概括段意简单起来 - 图文
- 褚时健与褚橙 - 图文
- 研究空白表 - 图文
- 42米泵车技术参数
- 康复医学试卷A
- 高考生物选择题专项训练(6)
- 集团公司总经理在工作会上的讲话
- 2015届《创新设计》高考英语(北师大版)一轮活页训练(基础版)
- “收入分配与社会公平”教学设计
- 公文写作排比句大全100个