电力电子技术多电平技术新.ppt

;*/47;*/47;;;目录;1多电平变换器研究的背景及意义;1多电平变换器研究的背景及意义;多电平变换器研究的背景及意义;2 多电平逆变器研究现状;多电平逆变器研究现状;多电平逆变器研究现状;二极管箝位型多电平逆变器; 图1为单相二极管箱位逆变电路，它具有2个电容，能输出3电平的电压。 ;; 在图1中，通过两个串联的大电容C1和C2将直流母线电压分成三个电平，即，E/2，0和-E/2(以两个电容的中点定义为中性点)。稍加分析就可以发现，不论在表1的哪一种工况，二极管D1，D2都将每个开关器件的电压箝位??直流母线电压的一半。例如，当S1，S2同为导通时，二极管D2平衡了开关器件S1，S2上的电压分配。;;;;二极管箝位型逆变器的优点;二极管箝位型逆变器的缺点;飞跨电容型多电平逆变器;;;;5电平电压源逆变器;导通;导通;导通;C1;C1;C1;C1;C1;导通;飞跨电容型逆变器的缺点;飞跨电容型逆变器的缺点;;飞跨电容型逆变器的优点;级联型多电平逆变器;;;H级联型逆变器有如下特点;;;图7所示为级联型H桥逆变器的单元结构，称之为单个H桥单元。其输入为直流电压源E，通过4个带反并联二极管并联IGBT(V1-V4)输出uab的交流电压。; 通过控制H桥臂上的V1-V4的导通与关断，可使H桥单元输出所需要的电压和频率。由图7可以看出，单个H桥单元的输出电压Uab与四个开关V1-V4的开关状态有关。 ;图8（a)所示为该单个H桥单元输出三电平方式的输出波形示意图。从该示意图中可以看出，其输出电平包括E，0，-E。 ; 其中每个功率器件所施加的驱动信号如表3所示。由于逆变器有四个IGBT，而每个IGBT有两个工作状态，在同桥臂的两个IGBT不同时导通的情况下，共有2*2=4种输出状态，对应三个电平。; 图8（b）所示为该单个H桥单元输出两电平方式的输出波形示意图。输出电平包括E，-E。;其中每个功率器件上所施加的驱动信号如表4所示。可见在在逆变电路同一桥臂上的两个IGBT不同时导通的情况下，V1和V4，V2和V3同时通断可输出两电平。 ;;;H桥级联型逆变器工作机理; 从前述单个H桥的工作原理中，可知当单个H桥工作在三电平方式的情况下，可以输出三个电平：+E，0，-E。式(2-1)中Uabi(i=1，2)可取三种电平中的任意一种，从而得知，输出电压的最大值Uabmax和最小值Uabmin分别:; 结合式(2-2)及(2-3)可以计算出该级联型逆变器可实现的最大电平数：;;;; 为了利用低压开关器件获得多电平高压输出，二极管箝位型和飞跨电容型多电平逆变器共同采用的办法是，将电力电子开关器件串联组成半桥式结构，用一个高压直流电源供电，并采用多个直流电容串联分压，采用二极管或电容，将主开关管上的电压箝位在一个直流电容电压上，来达到用低压开关器件实现高压输出的目的。但因此出现了直流电容分压的均压问题。这给多电平逆变器带来了麻烦，只能采用控制算法来解决这个问题;;;;;3 多电平调制策略的研究现状;;阶梯波调制策略;;开关点预置PWM调制策略;;空间矢量PWM调制策略;;载波相移SPWM调制策略;;;;4 H桥级联型逆变器仿真;;单相H桥级联型五电平逆变器仿真;;;;仿真结果及分析;;;;;;;结论;结论