三电平逆变器

空间电压矢量控制的三电平逆变器

湖南大学

硕士学位论文

三电平逆变器SVPWM方法的分析与研究

姓名：金永顺

申请学位级别：硕士

专业：检测技术与自动化装置

指导教师：欧阳红林

20070508

空间电压矢量控制的三电平逆变器

三电平逆变器SVPWM方法的分析与研究

摘 要

多电平逆变器适合大容量、高压的场合，得到了越来越多的应用。在多电平逆变器的多种控制策略中，空间矢量调制（SVPWM）算法具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点，成为人们关注的热点。

本文对三电平逆变器SVPWM调制手段进行了全面系统的深入研究，重点研究了如何实现三电平逆变器中的SVPWM调制，同时本文对三电平逆变器中点电位平衡的问题也进行了详细的研究。

文中通过对三电平逆变器拓扑结构的分析，阐述了三电平逆变器的运行机理。为了对三电平逆变器矢量调制技术进行全面的分析，本文首先从两电平SVPWM调制策略入手介绍了SVPWM调制的基本原理。然后分析了SVPWM控制策略在三电平逆变器的应用。为了实现方便三电平逆变器的空间矢量调制，本文提出了两种判断参考矢量位置的办法，并介绍了输出矢量作用时间的计算方法。在减小开关器件损耗方面，本文介绍了一种减小开关损耗的电压矢量作用顺序。

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)

王盈：T型三电平逆变器的设计

摘要

三相三电平逆变器具有输出电压谐波小，dv/dt小，EMI小等优点，是高压大功率逆变器应用领域的研究热点，三相二极管中点箝位型三电平逆变器是三相三电平逆变器的一种主要拓扑，已经得到了广泛的应用。三相T型三电平逆变器，是基于三相二极管中点箝位型三电平逆变器的一种改进拓扑。这种逆变器中，每个桥臂通过反向串联的开关管实现中点箝位功能，是逆变器输出电压有三种电平。该拓扑比三相二极管中点箝位型三电平拓扑结构每相减少了两个箝位二极管，可以降低损耗并且减少逆变器体积，是一种很有发展前景的拓扑。

本设计采用正弦脉宽调制（SPWM），本文介绍了三相T型三电平逆变器的设计，介绍其结构和基本工作原理，及SPWM控制法的原理，并利用SPWM控制的方法对三电平逆变器进行设计与仿真。本设计采用SIMULINK对T型三电平逆变电路建立模型，并进行仿真。

关键词： T型三电平逆变器、正弦脉宽调制、SIMULINK仿真

1

王盈：T型三电平逆变器的设计

目录

第一章 绪论????????????????????????????6

1.1 研究背景及意义 .. 1.2 三电平逆变器拓扑分类

第一章 T型三电平逆变器工作原理分析????

二极管中点箝位式三电平逆变器具有结构简单,性能好等优点,但是其固有的直流侧中点电位偏移问题影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。基于控制自由度组合的思想,在几种常用的载波PWM方法的基础上提出了一种新的将相位偏移、竖直偏移、注入零序分量相结合的PWM法,并通过Matlab/Simulink仿真工具研究了中点电压平衡控制的效果,仿真结果证明新方法有良好的中点电位控制能力及输出

电

子

测

量

技

术

第 3 3卷第 6期21 0 0年 6月

ELECTRON I M EAS C UREM ENT TECHN OLOGY

三电平逆变器载波 P WM方法的研究王蒙蒙汤钰鹏(京交通大学电气工程学院北京 1 0 4 )北 0 0 4

摘

要：二极管中点箝位式三电平逆变器具有结构简单，能好等优点，是其固有的直流侧中点电位偏移问题影响性但种新的将相位偏移、直偏移、竖注入零序分量相结合的 P WM法，通过 Malb Smuik仿真工具研究了中点电压并 t/i l a n

着逆变器及其电机调速系统的可靠性。基于控制自由度组合的思想，几种常用的载波 P在 WM方法的基础上提出了一

平衡控制的效果，真结果证明新方法有良好的中点电位控制能力及输出电压谐波特性。仿关键词：三电平逆变器；点电位

针对逆变器的分析

多电平逆变器电路方面的SelfCommutated

Abstract-A比较分析电路的细胞和bridgetype,摘要利用高压多级逆变器是

鉴于。电力电子是一个领域的工程中

小说电路解决方案将永远是相关的。在

现在,电路的多级selfcommutated细胞

电压逆变器(CSCVI)广泛应用于

变频器(FCs)为电动驱动器(EDs)

和电力工程(PE)。这是支配,首先,通过

摘要利用高压转换器的可能性来设计使用

一个相对lowvoltage元素基地,其次,通过

可能获得一个multilattice outputvoltage

一个真正的正弦形图方法高

du / dt值缺席,从而保证了可靠的

电机的运行。这些设备是基于

专门的细胞和电源电路专利罗比

欺诈和Semicron[1,2]。因此,例如,五个细胞在阶段

与关键的电压1700 V被以深刻

针对逆变器的分析

twoquadrant工作6千伏FCs[1]。在这种情况下,一个

11水平线性电压图中创建它

每个细胞的相电压3470伏的汽车产量

690 V和包含一个基于三相整流用

电容滤波和onephase逆变器(H桥)

(图1)。这些细胞是美联储从基于三相反式

原以15套二次绕组。FCs的

6千伏,HVCtype MELTRAF5

重庆科技学院本科生毕业设计 摘要

摘 要

近年来，三电平逆变器在大容量、高压的场合得到了越来越多的应用。在其众多的控制策略中，SVPWM算法具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点。本文首先对三电平逆变器技术的发展状况进行了综述，分析了三电平逆变器的几种拓扑结构，控制策略以及各自的优缺点。

其次，以二极管箝位式三电平逆变器为基础，阐述了三电平逆变器的工作原理、数学模型，分析了空间电压矢量控制策略的原理，对三电平逆变器空间电压矢量的控制算法进行了改进，引进了大扇区和小三角形的判断方法，给出了扇区和小三角形区域的判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量作用时间和作用顺序以及开关信号的产生方法。

最后，采用MATLAB/Simulink进行仿真分析，一个一个模块的搭建仿真模块，然后把各个模块连接起来，实现了对三电平逆变器的SVPWM控制算法的仿真，观察系统的输出波形，分析波形，并进行比较，验证了算法的可行性。 关键词：三电平逆变器 空间电压矢量控制（SVPWM） MATLAB仿真

I

重庆科技学院本科生

基于DSP的H桥级联多电平逆变器的研究

第4 4卷第 l 2期2 0年 1月 01 2

电力电子技术Po rEl cr n c we e to i s

Vo .4,No 1 1 4 .2 De e e 01 c mb r2 0

基于 D P的 H桥级联多电平逆变器的研究 S杨仁增，王海欣，黄海宏，傅鹏(. 1合肥工业大学，安徽合肥 2 0 0;2中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥 30 9 . 20 3 ) 30 1

摘要：导托卡马克核聚变实验装置 ( x e m na A vne u ecnu t gT km k简称 E S快控电源是超 E pr etl da cdS prod c n oa a, i i A T)…

种大容量单相逆变电源。有的快控电源已难以满足 E S的发展要求 .型快控电源的研制难点主要集中现 AT新

在高压和大电流。满足快控电源系统高压和快速响应的要求，出了采用 I B为提 G T作为功率器件的 H桥级联逆

变器方案系统采用基于 D P的载波移相技术， S以降低 I B G T的开关损耗，高等效开关频率，提改善输出电压波形。在此对逆变器输电压谐波进行了分析和系统仿真，后通过 H桥级联逆变器实验装置验证了该控制策最略的有效性

电力电子学大作业

题 目：二极管箝位式多电平逆变器 学 院： 电气与电子工程学院 专 业： 电力电子与电力传动 学生姓名： 授课教师：

2011年6 月7日

二极管箝位式多电平逆变器

摘要：二极管箝位式多电平逆变器是由箝位二极管和串联的直流电容器实现的多电平交流电压。本文对三电平和四电平二极管箝位式逆变器进行了研究，并通过Matlab/Simulink得出了仿真结果。 关键词：二极管、箝位、多电平、逆变器

二极管箝位式多电平逆变器通过箝位二极管和串联直流电容器产生多电平交流电压。这种逆变器的拓扑结构通常有三、四和五三种电平。目前，只有三电平二极管箝位式逆变器在中压大功率传动系统中得到了实际应用，通常称为重点箝位式（NPC）逆变器。NPC逆变器的主要特征是，输出电压比两电平逆变器具有更小的电压变化率和THD。更重要的是，这种逆变器无需采用器件串联，就可以应用于一定电压等级的中压传动系统。

本文将对三电平和四电平二极管箝位逆变器进行深入分析和研究，并分别通过同相层叠和相邻反向层叠的移幅调制法得到开关器件的控制信号。最后得出仿真结果，并进行了相关的分析。

目录

第一章绪论 .............................................................................................................................................. 1 1.1 多电平逆变器的背景 ................................................................................................................... 1 1.2多电平逆变器的研究现状 ............................................................................................................ 2 1.3多电平逆变器的应用 ........................................................................................................

第25卷 第24期 2005年12月 中 国 电 机 工 程 学 报

Proceedings of the CSEE Vol.25 No.24 Dec. 2005

©2005 Chin.Soc.for Elec.Eng.

文章编号：0258-8013（2005）24-0079-06 中图分类号：TM461 文献标识码：A 学科分类号：470 40

三电平中点箝位整流器系统建模及基于 李亚普诺夫直接法的控制方法研究

孟永庆，苏彦民，刘 正

(西安交通大学电气工程学院 陕西省 西安市 710049)

STUDY ON MATHEMATICAL MODEL AND LYAPUNOV-BASED CONTROL FOR THREE-PHASE FOUR-WIRE THREE-LEVEL NPC VOLTAGE-SOURCE RECTIFIER

MENG Yong-qing, SU Yan-min, LIU zheng

(1.Department of Electrical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, Shaanxi Province, Chin