江蘇大學(xué)現(xiàn)代驅(qū)動技術(shù)論文-多電平逆變器的工作原理和控制、仿真(存儲版)
【正文】 電平結(jié)構(gòu)每相采用 3個單元的多單元逆變器得到的。由此可見。這些特點使它十分適合應(yīng)用于高壓大功率場合。根據(jù)式（ 2），要使需消除的諧波 保持一個固定的水平，所有的開關(guān)角均必須小于 π /2。在這種情況下，調(diào)制因數(shù)分為高、中、低 3 級。圖 7 示出了一個十一電平逆變器產(chǎn)生的311 個不同的空間矢量，其中也包含了參考負(fù)載電壓矢量 Vref。當(dāng)電平數(shù)減少時，逆變器所產(chǎn)生的矢量與參考矢量之間的誤差將會較大，這將使負(fù)載電流紋波增加。因此提出二極管箝位多電平逆變器用于無功和諧波補償時沒有電壓平衡問題。對于三相變流器，我們可以得到一個九電 10 平的線電壓。圖 11（ b）示出線電流超前輸出相電壓 90176。 IR 是有功電流波形。從圖中可見，各個電壓都從零開始，相當(dāng)平衡。從一個電平到另一個電平總共有 N 次開關(guān)過程，顯 13 然，基頻開關(guān)是脈寬調(diào)制控制在 N ＝ 1 時的一個特例。 級聯(lián)多電平逆變器最初是用于中壓電力傳動，其中每個全橋單元需要一個隔離和獨立的直流電源。 SHPWM法的原理 對于一個 N電平的變換器，每相采用 N－ 1個具有相同頻率 fc Ac的三角載波與一個頻率為 fm，幅值為 Am的正弦波相比較，為了使 N－ 1個三角載波所占的區(qū)域是連續(xù)的，它們在空間上是緊密相連且整個載波集對稱分布于零參考的正負(fù)兩側(cè)。 對于 POD型系統(tǒng)，在相電壓和線電壓中，都沒有載波諧波，但均存在以載波整數(shù)倍頻率為中心的邊帶諧波，且其幅值大于 PD型系統(tǒng)中的相應(yīng)幅值，所以，該方法最終得到的相電壓和線電壓的 THD分別為 ％和 ％。由圖可見，在 這種 PWM方法的輸 19 出相電壓中，諧波能量主要分布在載波頻率處，同時，由于調(diào)制波中零序分量的注入，所以在輸出相電壓中存在明顯的三次諧波，這個諧波在三相系統(tǒng)的線電壓中將相互抵消，最終得到的輸出相電壓和線電壓的 THD分別為 ％， ％。級聯(lián)逆變器則具有固有的電壓自平衡特性，本文提出的二極管箝位多電平整流 / 逆變系 統(tǒng)的電壓平衡理論可以方便地拓展到脈寬調(diào)制控制，相對于基頻開關(guān)控制，脈寬調(diào)制控制能明顯地降低總諧波畸變。 21 。值得指出的是，當(dāng)電平數(shù)較多時，低頻開關(guān)空間矢量控制方式既簡單又具有吸引力。所以 SFOPWM法的調(diào)制波是通常的三相正弦波減去零序分量后所得到的波形，零序分量和三相調(diào)制波的計算公式如下： Vzero= (3) Va＊ =Va－ Vzero(4) Vb＊ =Vb－ Vzero(5) Vc＊ =Vc－ Vzero(6) 該方法只可用于三相系統(tǒng)，因為注入的零序分量在單相系統(tǒng)系統(tǒng)中無法相互抵消，從而在輸出波形中存在三次諧波，而在三相系統(tǒng)中就不存在這種情況，這一點將在后面的仿真結(jié)果中清晰體現(xiàn)。 從仿真結(jié)果可以看出，對于 PD型系統(tǒng)，從輸出相電壓中的頻譜圖可以看出，諧波能量主要集中在的載波頻率處，該處的諧 波幅值較大，從而使相電壓的 THD（計算 50次以內(nèi)的諧波）達到 ％，其它的諧波分量主要是以載波整數(shù)倍頻率為中心的邊帶諧波，幅值較小。圖 18 示出了其控制方塊圖，其中包含一個比例 — 積分（ PI）調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)觸發(fā)角，并保證參考直 流電壓和直流母線電壓之間的零穩(wěn)態(tài)誤差。理論上可以證明即使在諸如無功功率補償，沒有有 功功率變換場合，電容箝位多電平逆變器也不可能具有自平衡電壓。上述電壓均衡控制理論可以方便地拓展到脈寬調(diào)制控制。 利用上述計算所得的最佳開關(guān)角，以及通過仿真驗證了直流鏈電壓平衡的狀況。圖 12（ a）示出整流器的波形。而由于負(fù)電流流入電平 V2，因此該電平將升高。左半部分作為整流器連接在電網(wǎng)上，右半部分作為逆變器與負(fù)載相連。文獻討論了二極管箝位多電平逆變器電壓不平衡問題和機理。 圖 9 示出參考矢量和應(yīng)用于 SVC 的逆變器產(chǎn)生的矢量。 低開關(guān)頻率空間矢量控制基于空間矢量理論 文獻介紹了一個不同概念的多電平逆變器控制方式。這種方法可用圖 6 加以說明。】 為了使諧波畸變最小，并且達到基波分量幅度可調(diào)的目的， m1 次以下的諧波分量均可從電壓波形中消除掉。換句話說，圖 4（ c ）對于五電平二極管箝位式、電容器箝位式或級聯(lián)式逆變器均是合適的。多電平高頻 S P W M 的另外一個優(yōu)點是，負(fù)載電壓的等效開關(guān)頻率是每個單元開關(guān)頻率的 ke 倍，因此在不提高開關(guān)頻率的 條件下，可大大減小輸出諧波。 /Nc，并且所有單元均應(yīng)用同一個控制電壓時，可以產(chǎn)生畸變最小的負(fù)載電壓。在當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用中，非常普遍應(yīng)用的是經(jīng)典的正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）方式，并應(yīng)用移相技術(shù)來減少負(fù)載電壓中的諧波。 主要題目： 、發(fā)展趨勢 、仿真 、基于氣隙磁場定向的交流同步電機調(diào)速原理、系統(tǒng)和應(yīng)用 、定子磁場定向的永磁同步電機矢量控制原理、系統(tǒng)和應(yīng)用。 ，本頁為首頁。由于多電平逆變器允許使用多個高頻載波和調(diào)制波，而每一個載波和調(diào)制波又可能有多個控制自由度，
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