三电平逆变器03527.ppt

三电平逆变器 三电平逆变器 二电平逆变器简介三电平逆变器基本原理三电平逆变器控制方法二电平与三电平逆变器比较 二电平逆变器 三相电压型逆变器 六阶波形 原理图 二电平逆变器 工作情况当T1导通时 当T4导通时 Uan波形是幅值为Ud 2的方波 而B C两相与A相似电压波形 二电平逆变器 二电平逆变器 电压波形 三电平逆变器基本原理 三电平逆变器原理图 三电平逆变器基本原理 电路构成电容C1 C2主管T11 T34 一般为IGBT等全控型元件 每一相均有4个串联而成钳位二极管D10 D30 每一相两个反并联于上下桥臂的中间每相四个续流二极管D11 D34 分别与每一相的四个功率开关元件反并联 当逆变开关由导通状态变为截止时 为感性负载提供无功通路 维持电流继续在线圈中流动 当牵引制动时 续流二极管为再生电流提供通道 使其回流到直流电源 二极管中性点钳位电路 三电平逆变器基本原理 工作原理分析三电平逆变器每相4个功率开关元件 分3种开关工作模式 以A相为例 工作原理分析三电平逆变器每相4个功率开关元件 分3种开关工作模式 以A相为例 T11 T12导通 T13 T14关断 则不轮电机负载的电流方向 A点的电位为T112 T13导通 T1 T14关断 当负载电流为正时 形成O D10 T12 A通路 A点的电位为0 O 当负载电流为负时 形成O D10 T13 A通路 A点电位为0 O T13 T14导通 T11 T12关断 则不轮电机负载的电流方向 A点的电位为 三电平逆变器基本原理 工作原理分析说明 功率开关只有以上三种组合 并且 11和T14不能够同时开通T11和T13 T12和T14控制脉冲是互反的为了防止同一相上下两桥臂的开关元件同时导通而引起直流侧电源短路 逆变器中上述功率开关通断转换必须遵循先断后通的原则 即先给应关断的元件关断信号 待其关断后留一定的时间裕量 然后再给应导通的元件发出到通信号 在两者之间留出一个短暂的死区时间 死区时间的长短根据开关元件的开关速度来决定 三电平逆变器基本原理 工作原理分析为了便于分析 定义三个理想开关函数 三电平逆变器基本原理 工作原理分析 工作原理分析 三电平逆变器基本原理 利用上述理想开关函数 每相桥臂电路结构可以简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关S 三电平逆变器基本原理 工作原理分析三电平逆变器等效开关图 三电平逆变器基本原理 工作原理分析由组成的电路共有3 3 3 27种组合 对应主电路有27种工作模式 开关状态及相应电压值如表所示 三电平逆变器基本原理 三电平逆变器基本原理 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制输出交流量的每半个周期中只有一块宽度可随控制角 调节的矩形电压或电流脉冲 称单脉冲工作方式 即方波调制 其输出频率通过脉冲周期进行调节 而输出量的有效值由脉冲持续时间决定 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制当 0时 逆变器各桥臂开关函数以及对应负载上a相输出电压波形为 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制当0 30度时 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制当 30度时 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制当30度 60度时 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制当 60度时 60度 90度时 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制 三电平逆变器控制方法 单脉冲控制由以上波形可以看出 当控制角060度时 波形变为不连续的脉冲波 谐波很大因此 在电力牵引传动系统中 逆变器采用三电平主电路且机车运行于高速区时 方波控制角都会满足0 30度 三电平逆变器控制方法 SPWM控制 即采用多个不同宽度的脉冲波控制 三电平逆变器控制方法 SPWM控制 采样方法 自然采样 规则采样 三电平逆变器控制方法 SPWM控制A B C三相调制波ua ub uc相位互差120度 uz为三角载波以a相为例 理想开关函数为 三电平逆变器控制方法 SPWM控制电力机车采用三电平逆变器时 在恒转矩区低速段时采用SPWM异步调制方式 以减少负载电机脉动转矩与噪声随着频率进一步提高转入分段同步SPWM方式 使得开关频率限制在一定的范围内 且载波频率变低后 在载波比为各个确定的范围内可以克服异步调制的缺点 保证输出波形堆成而在恒功率区使用方波 以期获得较高输出电压 三电平逆变器控制方法 SPWM控制起动阶段SPWM异步调制波形 电压空间矢量控制 SVPWM 基本思想 通过三相开关状态的组合转换 不仅控制电压空间矢量的幅值 而且控制磁链矢量在定子空间运动轨迹近似于圆 则所对应的三相电压必为对称且近于正弦 二电平与三电平逆变器比较 二电平输出端对电源中点电位仅2个值 而三电平有三个值三电平逆变器输出端电压波形比二电平包含较小的谐波分量 脉动转矩降低与二电平相比 三电平逆