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二极管钳位型三电平逆变器电路

作者:时间:2016-11-15来源:网络收藏

虽然多电平拓扑结构种类较多,但是大致可分为:,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多电平拓扑结构。本文的研究对象主要是。在图1所示的二极管钳位型中,相对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

UaoSa1Sa2Sa3Sa4Sa
+UD/211002
001101
-UD/200110

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SaSbSc电压矢量
S1000V0
S2111V0
S3222V0
S4100V1
S5110V2
S6010V3
S7011V4
S8001V5
S9101V6
S10211V1
S11221V2
S12121V3
S13122V4
S14112V5
S15212V6
S16210V7
S17120V8
S18021V9
S19012V10
S20102V11
S21201V12
S22200V13
S23220V14
S24020V15
S25022V16
S26002V17
S27202V18

 

图2 三电平空间电压矢量图



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