電平逆變器的數(shù)字控制畢業(yè)論文(已修改)
2025-06-08 12:47 本頁面
【正文】 電平逆變器的數(shù)字控制 摘要微電子集成技術(shù)的發(fā)展為電力電子控制技術(shù)提供了新的思路，由六十年代的分立元件發(fā)展到后來的集成電路、大規(guī)模集成電路、微處理器等，為功率變換的控制帶來了極大的方便。由此產(chǎn)生的數(shù)字控制方法因其可重復(fù)性強、耐用性強、適應(yīng)性強等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。本文采用數(shù)字信號處理器DSP建立數(shù)字控制平臺，將開關(guān)電源的控制數(shù)字化，取得了良好的控制效果。近年來，在高壓大功率的應(yīng)用場合，一種新型的逆變器——多電平逆變器受到越來越廣泛的應(yīng)用。多電平逆變器的思想最早是由Nabae于20世紀80年代初提出的。其基本思想就是應(yīng)用多個直流電平來逼近正弦輸出的階梯波電壓。其拓樸形式主要可分為三類：二極管鉗位型，飛躍電容型和獨立直流電源級聯(lián)多電平三種。其中應(yīng)用最廣泛的是二極管鉗位型，本文的研究對象為二極管鉗位型三電平逆變器。 二極管鉗位型三電平逆變器，它由2個輸入電容、12個開關(guān)管、12個續(xù)流二極管以及6個鉗位二極管組成。2個輸入電容CC2串聯(lián)均分輸入電壓，每個電容上的電壓為1/2，由于鉗位二極管的作用，每個開關(guān)管在關(guān)斷時所承受的電壓為電容電壓，即1/2。因此，三電平逆變器可以在不增加器件耐壓等級的情況下成倍的升高輸入電壓。另外，由于橋臂的輸出有“+1”、“1”和“0”三種電平，因此相對于兩電平逆變器，三電平逆變器的輸出波形更接近正弦波，每個功率器件兩端的電壓只能在“+1”、“0”之間或“1”、“0”之間變化，對于相同的輸入電壓，三電平逆變器功率器件的電壓變化率只有兩電平逆變器的一半。正因為上述的種種優(yōu)點，三電平逆變器被廣泛的應(yīng)用于高壓大功率場合。但是由于功率器件的個數(shù)比兩電平逆變器增加了一倍，控制也比較復(fù)雜。另外，由于輸入電容不可能是無窮大的，因此，隨著兩個輸入電容的充放電，兩個電容上的電壓會有波動，并不是理想的平分輸入電壓，因此在三電平逆變器的控制上必須將輸入電容電壓的平衡考慮在內(nèi)。如果兩個輸入電容上的電壓相差過大，不僅輸出電壓的諧波含量會增加，而且某些功率管上承受的電壓會上升，縮短裝置的壽命，嚴重時會損壞功率管和直流電容。 空間矢量三電平逆變器的控制方法三電平逆變器的控制方法都是有兩電平逆變器延伸拓展而來的，也采用脈寬調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation）的方法。與兩電平逆變器一樣，常用的調(diào)制方法分為空間矢量調(diào)制（SVM，Space Vector Modulation）和正弦脈寬調(diào)制（SPWM，Sinusoidal PWM）。空間矢量調(diào)制具有直流電壓利用率高，算法簡單，易于實現(xiàn)直流側(cè)電壓平衡等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于三電平逆變器的控制之中，本文所采用的就是一種簡單的空間矢量控制方法。 三電平逆變器的工作模式所謂三電平逆變器是指逆變器的橋臂電壓有三種電平——“+1”、“1”和“0”。 A相橋臂，4個功率開關(guān)管、的不同開關(guān)組合決定了橋臂輸出A點的電平，輸入電容中點O為電壓參考點。=1表示開關(guān)管導(dǎo)通，=0表示開關(guān)管關(guān)斷，x=1，2，3，4，表示A相橋臂所處的狀態(tài)，為了后文描述方便，用2代表“+1”態(tài)，1代表“0”態(tài)，0代表“1”態(tài)。表41列出了當(dāng)、取不同開關(guān)組合時，A相橋臂電壓的輸出狀態(tài)。表11 A相的開關(guān)狀態(tài)+1100200110100110從表11可以看出，三電平逆變器的橋臂狀態(tài)比兩電平逆變器多出了一種狀態(tài)，即輸出橋臂電壓為0的狀態(tài)。按照兩電平逆變器空間矢量的分析方法，三相三電平逆變器的三個橋臂狀態(tài)、組成了一個向量（，），由于每個橋臂有三種狀態(tài)，因此（，）共有種組合方式，如表42所示。表12 三相三電平逆變器橋臂向量橋臂向量000000111222010000110001000011000100101002110221001210122001120212021001200021001201020201200
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