电力电子 多电平技术

1、柔性交流传动系统柔性交流传动系统或柔性交流传动系统多级技术的概念是由日本长冈科技大学的纳贝等人在1980年的国际会计准则年会上首次提出的。目前，它已成为电力电子学的一个新的研究领域，主要集中在高压和大功率转换方面。多电平变换器主要通过器件箝位或输出串联的方式连接低压功率开关器件，从而实现高压大容量。多电平转换技术已成功应用于有源电力滤波器、高压DC转换和功率因数校正。4.2多电平技术，每个功率器件只承受一个单电平电压，所以不用均压电路，用低压器件就可以实现高压大功率输出。随着P102电平的提高，输出电压波形得到改善，输出电压波形的失真减小，输出电压的谐波含量降低。在较低的开关频率下，可以获得与

2、高开关频率下的两电平转换器相同的总谐波失真的输出电压波形，因此开关损耗小且效率高。不需要输出变压器，减少了系统的体积和损耗。4.2 1多电平技术的优点，二极管箝位多电平变换器，电容箝位多电平变换器，级联变换器，4.2 2多电平技术的电路结构，4.2 3二极管箝位多电平变换器。在图中，DC总线电压被串联的两个电容器C1和C2分成三个电平。两个电容的中点n被定义为零电压。输出Van有三种状态：VDC/2，0和Vdc/2。对应于Vdc/2状态，开关S1和S2打开；对应于Vdc/2状态，开关S1和S2打开；对应于0状态，S2和S1打开。P102特性：任何时候控制导通的器件数量是桥臂器件数量的一半。在本

3、例中，有四个桥臂设备，同时控制两个设备。优点：绝对没有通过桥臂的电源短路，所以没有必要设置死区时间。3电平二极管箝位逆变器，4.23二极管箝位多电平转换器，二极管箝位逆变器，5电平二极管箝位逆变器P105，4.23二极管箝位多电平转换器。让中点N作为输出相电压的参考点，以说明阶梯波电压的合成。在点A和点N之间有五种切换模式的组合来合成五个级别。1)打开对应于Van=Vdc/2的S1-S4。2)打开对应于Van=Vdc/4的S2-S4和S1。3)打开对应于范=0的S3-S4、S1和S2。4)打开对应于Van=-Vdc/4的S4和S1-S3。5)对应于Van=-Vdc/2，打开S1-S4。每相有四

4、组互补开关。互补开关被定义为当一个开关打开时，另一个开关关闭，反之亦然。在上例中，四组互补开关是(S1、S1)、(S2、S2)、(S3、S3)、(S4、S4)。4.23二极管箝位多电平转换器，二极管箝位多电平转换器的缺点：P106 1。需要大量的二极管，这大大增加了成本并且难以安装。实际应用仅限于7级或9级。2.不一致的设备负载和不同的电流水平。3.单个变换器很难控制工作功率。4.不平衡的电容器电压增加了控制的复杂性和难度。4.23二极管箝位多电平转换器，二极管箝位多电平转换器的组件：P105如果转换器的电平数为m，则为：1。分压电容：m1 2。每相开关元件：2(m1) 3。每相二极管：(m1

5、)(m2)，4.24电容箝位多电平转换器，该电路也称为飞(浮)电容逆变器输出图中点a和点n之间的三个电平，Van=Vdc/2，0或-Vdc/2。P106 1)对应于Vdc/2状态，开关S1和S2接通；2)对应于-Vdc/2状态，开关S1和S2打开；3)对应于0状态，(S1、S1)打开，或(S2、S2)打开。当(S1 S1)接通时，电容器C1充电，当(S2 S2)接通时，电容器C1放电。对电容器C1充电可以通过适当选择0状态开关组合来实现。三电平电容嵌入式逆变器、4.24电容箝位多电平转换器和电容嵌入式五电平逆变器。其电压合成比二极管模式更灵活。Van可以通过以下开关组合来合成：1)对应于Van

6、=Vdc/2，S1-S4接通。2)对应Van=Vdc/4，有三种组合：a)导通S1、S2、S3、S1 b)导通S2、S3、S4、S4 c)导通S1、S3、S4、S3 3)对于Van=0，有六种组合：d)导通S1、S2、S1、S2 e)导通S3 g)导通S1、S4、S2、S3 h)导通S2、S4、S2、S4 i)导通S2、S3、S1、S4 4)对应Van=Vdc/4，有三种组合：5)对应，5电平容性嵌入式逆变器P106，4.2 4电容箝位多电平转换器，电容箝位多电平转换器的元件：P106如果转换器的级数为m，则：1。分压电容：m1 2。每相开关元件：2(m1) 3。每相箝位电容：(m1)(m2)/2，4.2 4电容箝位多电平转换器，2。不一致的设备负载和不同的电流水平。3.当控制工作功率时，开关频率高，开关损耗大。4.为了平衡电容器的充电和放电，增加了系统控制的复杂性。4.25级联多电平转换器、级联逆变器和具有独立DC电源的级联逆变器最初用于电机驱动领域，并且每个全桥单元需要绝缘且独立的DC电源。级联逆变器适用于所有功率条件，尤其是中压系统。与传统的脉宽调制控制逆变器相比，该逆变器具有低成本、高性能、低电磁干扰、高