二极管钳位型三电平逆变器电路

2014-01-14 10:57:37来源: 互联网

虽然多电平拓扑结构种类较多,但是大致可分为:二极管钳位型,飞跃电容型和独立直流电源级联多电平这三种拓扑结构。这三种多电平拓扑结构各有优缺点,其中应用最广泛的是二极管钳位型多电平拓扑结构。本文的研究对象主要是二极管钳位型三电平逆变器。在图1所示的二极管钳位型三电平逆变器中,相对逆变器直流侧中点的参考电位0,逆变器的输出电压除了两电平逆变器输出电压+UD/2和-UD/2,还增加了第三个电平值0。图1中采用了12个可关断功率器件和6个钳位二极管,在直流侧接有2个等电容量的电容分别是C1,C2,每个电容分担的电压为UD/2,并且通过钳位二极管的钳位作用,使每个开关器件上承受的电压限制在一个电容电压(UD/2)上,从而大大减小了开关器件的电压应力。

图1  二极管钳位型三电平逆变器

    与三相两电平逆变器相同,三相三电平逆变器也可以用开关变量Sa、Sb、Sc分别表示各桥臂的开关状态,不同的是这时A、B、C桥臂分别有三种开关状态,从而Sa、Sb、Sc为三态开关变量,如表1所列。

表1  三电平(NPC)逆变器A相开关状态

Uao Sa1 Sa2 Sa3 Sa4 Sa
+UD/2 1 1 0 0 2
0 0 1 1 0 1
-UD/2 0 0 1 1 0

    因此,A相输出端A对电源中点0的电压uAO可以用A相开关变量Sa结合输入直流电压UD来表示

      uAO=·UD    (1)

输出线电压可表示为

      uAB=uAO-uBO=UD·(Sa-Sb)    (2)

整理即为

        =UD··     (3)

    与三相两电平逆变器相同,三相三电平逆变器可以定义逆变器的开关状态为(SaSbSc),则三电平逆变器有27个开关状态,分别对应着19个特定的空间电压矢量,如图2所示,并将整个矢量空间分成24个扇区。由图2可以看出,19种空间电压矢量可分为长矢量,中矢量,短矢量和零矢量,分别对应着1个,2个和3个不同的冗余开关状态,如表2所列。

表2  开关状态及相应电压矢量

开关状态 Sa Sb Sc 电压矢量
S1 0 0 0 V0
S2 1 1 1 V0
S3 2 2 2 V0
S4 1 0 0 V1
S5 1 1 0 V2
S6 0 1 0 V3
S7 0 1 1 V4
S8 0 0 1 V5
S9 1 0 1 V6
S10 2 1 1 V1
S11 2 2 1 V2
S12 1 2 1 V3
S13 1 2 2 V4
S14 1 1 2 V5
S15 2 1 2 V6
S16 2 1 0 V7
S17 1 2 0 V8
S18 0 2 1 V9
S19 0 1 2 V10
S20 1 0 2 V11
S21 2 0 1 V12
S22 2 0 0 V13
S23 2 2 0 V14
S24 0 2 0 V15
S25 0 2 2 V16
S26 0 0 2 V17
S27 2 0 2 V18

 

图2  三电平空间电压矢量图

关键字:二极管  钳位型  三电平  逆变器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2014/0114/article_23741.html
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