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H桥级联型多电平逆变器调制策略对比分析

2020-01-09 23:44:14来源:励志吧0次阅读

1 引言

随着高压大功率电动机在高压驱动场合的不断需求,成为了这些场合实现节能的有效装置。而h桥级联型多电平逆变器已成为高压的一种产品,在发电厂、矿山、市政、冶金等工业领域得到了实际应用[1]。在h桥级联型多电平逆变器的应用过程中,目前的调制策略对输出电压的谐波性能仍存在一些问题,对高压电动机的运行有一定的影响。本文首先对传统的两种调制策略进行了对比分析,进而提出一种改进的调制策略,最后达到提高h桥级联型多电平逆变器输出电压谐波性能的目的。

2 h桥级联型多电平逆变器

图1为三相h桥级联型多电平逆变器的拓扑。该拓扑每相采用m个相同的功率单元串联,当功率单元的直流母线电压为e时,逆变器可输出相电压为(2m+1)e。这样,可以通过m个较低的直流电压e的有序叠加,输出较高的交流电压(2m+1)e,因此,每个功率单元的功率开关可以采用耐压较低的igbt等元件,避免了低压功率开关直接串联存在的动、静态均压问题。每相的功率单元串联后,末端功率单元短接构成三相多电平逆变器的中性点n,始端功率单元为每相输出端a、b、c。

由于逆变器输出相电压为(2m+1)个阶梯形电压,这可以有效地降低输出电压的谐波含量、减小了dv/dt、抑制了电磁干扰。该拓扑在输出相同电压等级的情况下,不同的调制策略,对输出电压的谐波性能影响不同,显然,对于直流母线侧采用不可控整流的h桥级联型多电平逆变器来说,能够有效抑制谐波含量的调制策略对提高逆变器的运行性能至关重要。

3 调制策略的谐波性能对比分析

对于h桥级联型多电平逆变器,目前采用的传统多载波调制策略有:消谐波pwm(sub-harmonicpwm)、载波相移pwm(phase-shiftedpwm)。下文对这两种调制策略下逆变器输出电压的谐波性能进行对比分析,并提出一种改进的调制策略,进一步抑制三相逆变器输出线电压的谐波含量。

3.1 消谐波pwm调制策略

针对两单元级联型五电平逆变器,图2为其消谐波pwm调制策略。每个功率单元的上下桥臂驱动信号互补,因此每个功率单元需要2路载波,对于两单元级联型五电平逆变器共需4路载波,如图2所示,并且每个载波ci对应输出电压的一个pwm电平层i(i=1,2,3,4)。当调制波的幅值小于载波c2的幅值时,逆变器只能输出pwm电平层2、3的三电平电压。

 

     

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