多電平逆變器教學文稿

1、多電平逆變器26雙極性調制法雙極性調制法7單極性調制法單極性調制法 8單極性調制法單極性調制法 9直流側電壓相同的串聯(lián)直流側電壓相同的串聯(lián)H橋逆變器橋逆變器10111.逆變器每相可輸出含有逆變器每相可輸出含有5個不同電平個不同電平的相電壓。的相電壓。2.當當S11 、 S21、S12和和S22導通時，導通時，H橋單元橋單元H1和和H2的輸出都為的輸出都為E，即：，即：VH1=VH2=E。則逆變器輸出的相電壓。則逆變器輸出的相電壓Van ，例如端點，例如端點A相對于逆變器中性點相對于逆變器中性點N的電壓為的電壓為2E。3.當當S31、S41、S32和和S42導通時，為導通時，為-2E。4.其他三

2、個可以輸出的電壓電平分別為其他三個可以輸出的電壓電平分別為E，0和和-E，它們分別對應不同的開關，它們分別對應不同的開關狀態(tài)組合。狀態(tài)組合。NOTE：逆變器輸出的相電壓：逆變器輸出的相電壓Van并不并不一定和負載相電壓一定和負載相電壓Vao相等，其中相等，其中Vao為負載側端點為負載側端點A相對于負載的中性點相對于負載的中性點O的電壓。的電壓。121312 Hm) 1(6mnSM14串聯(lián)串聯(lián)H橋逆變器可完全擴展到任意電平數(shù)。下圖給出橋逆變器可完全擴展到任意電平數(shù)。下圖給出了了7電平和電平和9電平逆變器一相的結構。電平逆變器一相的結構。在在7電平逆串聯(lián)電平逆串聯(lián)H橋逆變器中，每相有橋逆變器中，每

3、相有3個個H橋單元，橋單元，9電平逆變器中每相有電平逆變器中每相有4個個H橋單元。橋單元。157電平和9電平串聯(lián)H橋逆變器一相的結構16A5A4A3A2A1B1B2B3B4B6C1C2C3C4C5100% 電壓輸出電壓輸出VACVBAVCBABC120TYP.No每相每相6個功率單元個功率單元每個功率單元電壓為每個功率單元電壓為630V輸出相電壓為輸出相電壓為630V線電壓達線電壓達6600VA6C6B517一體式整流干式隔離變壓器一體式整流干式隔離變壓器18POWERCELL B1POWERCELL A1POWERCELL C1POWERCELL A2POWERCELLB2POWERCELL

4、 C2POWERCELL C3POWERCELLB3POWERCELL A3高壓電機高壓電機CENTRALCONTROLSYSTEM 功率單元功率單元LOCALCONTROLS三相高壓輸入三相高壓輸入三相變壓變頻三相變壓變頻高壓輸出高壓輸出FIBEROPTICS 集成一體式集成一體式變壓器變壓器19CELL 1單元單元 1CELL 2單元單元2CELL 3單元單元3COMPOSITE合成合成dv/dt20直流側電壓不相同的串聯(lián)直流側電壓不相同的串聯(lián)H橋逆變器橋逆變器21222324M個電平的逆變器調制：個電平的逆變器調制：) 1/(3600mcr調制正弦波：調制信號通常為幅值和頻率都可調節(jié)的一

5、相正弦波（三相三個）。調制正弦波：調制信號通常為幅值和頻率都可調節(jié)的一相正弦波（三相三個）。 通過調制波和載波比較，可以產(chǎn)生所需要的門通過調制波和載波比較，可以產(chǎn)生所需要的門(柵柵)極驅動信號。極驅動信號。三角波載波：需要三角波載波：需要(m-1)個三角載波。所有三角載波均具有相同的頻率和幅值，個三角載波。所有三角載波均具有相同的頻率和幅值， 但是任意兩個相鄰載波的相位要有相移，其值為：但是任意兩個相鄰載波的相位要有相移，其值為：7 7電平逆變器：電平逆變器： 每相每相3 3個功率單元、個功率單元、6 6個三角載波、相鄰三角載波間相差個三角載波、相鄰三角載波間相差6060 9 9電平逆變器：電

6、平逆變器： 每相每相4 4個功率單元、個功率單元、8 8個三角載波、相鄰三角載波間相差個三角載波、相鄰三角載波間相差45451313電平逆變器：每相電平逆變器：每相6 6個功率單元、個功率單元、1212個三角載波、相鄰三角載波間相差個三角載波、相鄰三角載波間相差30301919電平逆變器：每相電平逆變器：每相9 9個功率單元、個功率單元、1818個三角載波、相鄰三角載波間相差個三角載波、相鄰三角載波間相差20202526M個電平的逆變器調制：個電平的逆變器調制：調制正弦波：調制信號通常為幅值和頻率都可調節(jié)的一相正弦波（三相三個）。調制正弦波：調制信號通常為幅值和頻率都可調節(jié)的一相正弦波（三相三

7、個）。 通過調制波和載波比較，可以產(chǎn)生所需要的門通過調制波和載波比較，可以產(chǎn)生所需要的門(柵柵)極驅動信號。極驅動信號。三角波載波：需要三角波載波：需要(m-1)個三角載波。所有三角載波均具有相同的頻率和幅值，個三角載波。所有三角載波均具有相同的頻率和幅值， 所有載波垂直排列。所有載波垂直排列。頻率調制系數(shù)：頻率調制系數(shù)：mcrfffm/幅值調制系數(shù)：幅值調制系數(shù)：) 1(mVVmcrma式中式中： 為調制波為調制波 的峰值，的峰值， 為各三角載波電壓的峰值。為各三角載波電壓的峰值。 mVmvcrV27282911crcrvv 、22crcrvv、33crcrvv 、) 1/(,mffcrde

8、vsw30313233移相和移幅載波移相和移幅載波PWM方法的比較方法的比較 Hzfdevsw600, 34353637382/0123)sin()cos()cos()(cos(14,.5 , 3 , 1321nwtnnnnEvnAN/41max.1EHVVHVmANHANa1ANV123/4Emax.HV/4E式中：式中： 為逆變器輸出相電壓基波含量為逆變器輸出相電壓基波含量 的的 峰值峰值H為每相所含為每相所含H橋功率單元的個數(shù)橋功率單元的個數(shù) 1ANv390)7cos()7cos()7cos(0)5cos()5cos()5cos(3)cos()cos()cos(321321321am50

9、4.11717.28106.57321和，結論：階梯波調制法實現(xiàn)起來非常簡單。所有的開關導通角均可離線計算得到，結論：階梯波調制法實現(xiàn)起來非常簡單。所有的開關導通角均可離線計算得到，數(shù)字實現(xiàn)時，可以通過查表得到。與載波調制法相比，階梯波調制法中所有開數(shù)字實現(xiàn)時，可以通過查表得到。與載波調制法相比，階梯波調制法中所有開關器件均工作在輸出的基波頻率，因而可大大減小開關損耗。關器件均工作在輸出的基波頻率，因而可大大減小開關損耗。404142ROBICON完美無諧波高壓變頻完美無諧波高壓變頻器器434445MEDIUMVOLTAGEINDUCTIONMOTORLEAD 25LEAD 15LEAD 5L

10、AG -5LAG -25LAG -15SPECIALTRANSFORMERWITH 18ISOLATEDSECONDARIESINPUT POWER 3 PHASE AC ANY VOLTAGELEAD 25LEAD 15LEAD 5LAG -5LAG -25LAG -15LEAD 25LEAD 15LEAD 5LAG -5LAG -25LAG -15CELLA1CELLB1CELLC1CELLA2CELLB2CELLC2CELLA3CELLB3CELLC3CELLA4CELLB4CELLC4CELLA5CELLB5CELLC5CELLA6CELLB6CELLC646Q1Q3Q2Q4單元輸入單元輸入單元單元輸出輸出4748A5A4A3A2A1B1B2B3B4B6C1C2C3C4C5可達可達110% 電壓輸出電壓輸出VACVBAVCBABC120TYP.NoA6C6B5A3A2A1B1B2B3B4B5C1C2C3C4C5VACVBAVCBABC120TYP.NoC6B6A3A2A1B1B2B3C1C2C3VACVBAVCBABC120TYPNo83% 功率單元正常，但功率單元正常，但僅能得到僅能得到55額定輸出額定輸出電壓電壓5189135.5135.5oooABCV