二极管钳位式多电平逆变器的拓扑结构分析精选.pdf

维普资讯 第 31卷第 10期 同 济 大 学 学 报 V0l1．31No．10 2oo3年 10月 JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY Oct．2oo3 二极管钳位式多电平逆变器的拓扑结构分析 吴志红 ，陶生桂2，崔俊国2，毛明平2 (1．同济大学 中德学院．上海 200092；2．同济大学沪西校区铁道与城市轨道交通研究院。上海 200331) 摘要 ：为了解决低压(中压)主开关器件在高压应用情况下的矛盾，国外有许多学者提出了多电平逆变技术。并 在铁路牵引系统中有初步应用．在分析三 电平和五电平逆变器基础上，对多电平逆变器的拓扑结构进行归纳分 析。总结出多电平逆变器的通用结构 ，并对多电平逆变器进行了电压空间矢量分析． 关键词：多电平逆变器；电压空间矢量；钳位 中图分类号：TM 464 文献标识码：A 文章编号：0253—374X(2003)10—1217—06 AnalysisonTopologyStructureofDiode—clamping Multi—levelInverter WUZhi—hong ，TAOSheng-gui，CUIJun—guo ，MAO Ming-ping (1．Sino-GennanCollegeforPost-gradnates，TorsiUnivershy，S}laf出 i200092．China； 2．ResearchInstituteofRailwayandUrbanMassTransit，Ton~iUniversityWestCampus。S}langhai200331，China) Abstract：Manyauthorsabroad proposed multi—levelinvertertechnology applied in thesystem ofrailway traction，tosolvethedifficultyinlow-voltage(medium-voltage)mainswitchdeviceappliedtohigh-voltage． Thearticlena alyzesthetopologystructureofmulti—levelinverternadsummariestheuniversalsturctureof multi—levelinverter，onthebasisofnaalyzingthree—levelnadfive-levelinverters．AtthesalTletime，thearticle naalyzesandstudies multi—levelinvertersbasedonvoltagespacevector． Keywords：multi—levelinverter；voltagespacevector；clamping 为了节约能源，提高生产效率，降低生产成本，采用高压大功率变频器成为人们的首选．但仍有一定技 术上的困难阻碍变频调速技术在高压大容量场合中的应用，主要因素有：① 逆变器主管耐压值不够高，与 电力系统中高压范围不能直接匹配 ；② 高电压电力电子器件的开关损耗较大，影响到逆变器的工作效率； ③ 开关(脉冲)频率不能太高，逆变器输 出波形的谐波含量较大，对有些负载装置要求高供 电质量时还需 要额外增加滤波器等．随着 电力电子技术的发展，尤其是变频调速技术的发展，高压大功率调速技术逐步 在各行业得到了一定的应用 ．在国内外铁路 电牵引方面，网压多采用 25kvAC和 l5kvAC供电方式，对 于中间直流回路电压大于4kVI3(3的牵引系统，需采用高压逆变技术． 对于具有高速开关特性的开关功率器件 ，是不允许直接串联的．否则 由于器件开关特性的分散性，中 间回路的高电压直接加在晚开通的器件上，使晚开通开关功率器件可能承受高压而被击穿，进而导致整个 桥臂上开关功率器件损坏．