三電平三相逆變器27空間矢量速記法

1、三相三電平逆變器空間電壓矢量速記法張慶范山東大學(xué)二極管中點(diǎn)箝位式 NPC(Neutral Poi nt Clamped) 三相三電平逆 變器,每相橋臂有四個(gè)電力電子器件 Ti、T2、T3、T4,四個(gè)續(xù)流二極管 D、D、D3、D4,二個(gè)箝位二極管 D5、D6。每相橋臂可以安排三種開關(guān)狀態(tài)，若用Sa、Sb、S表示A、BC三相橋臂的開關(guān)狀態(tài)，則 S、S、S應(yīng)是三態(tài)開關(guān)變量。用S變量表示A相橋臂開關(guān)狀態(tài)。若 T1、T2 斷，T3、T4 通，Sa= 0，A 接電源負(fù)端，Va。、二-Vd/2若 Tl、T4 斷，T2、T3 通，Sa= 0，A 接電源 0 端，Va。、=0若 T3、T4 斷，Tl、T2 通，

2、Sa= 0，A 接電源正端，Va0、=+D/2A相橋臂開關(guān)Sa開關(guān)變量狀態(tài)Sai(T i)S2(T2)Sa3(T3)Sa4(T4)VA0輸出電壓Sa開關(guān)狀態(tài)1100+V)/22P011001O0011-V D/20N定義三相橋臂三態(tài)開關(guān)變量Sa Sb Sc，每相橋臂開關(guān)S、S、SC都有三種開關(guān)狀態(tài)0、1、2 （或N O P, -1、0、1）。Sa = 0、1、2 Sb =0、1、2 Sc =0、1、22Sa21100Sb2S10三相三電平逆變器共有33=27種開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)狀態(tài)為（SSSc） 3，每一種開關(guān)狀態(tài)（SSS）都對應(yīng)一組確定的電壓 V、Vb0、Vc0,從而對應(yīng)一個(gè)確定的空間電壓矢量V

3、。對應(yīng)的27個(gè)特定空間電壓矢量是V0、W、V26，定義矢量( SSSc) 的 各 個(gè) 矢 量 為：V0(000), M(001), V2(002), "(010), V4(011),V 5(012),V 6(020),V 7(021) ,V8(022), V9(100), M°(101),V h(102),V 12(110),V 13(111),V 14(112),V 15( 120),V 16(121),V 17(122),V 18(200),V 19(201),V 2°(202),V 21(210),V 22(211 ),V 24(220), V 25(212

4、),V 26(221),V 27(222)。以上用文字?jǐn)⑹龅姆椒ㄓ涀∵@ 27種空間電壓矢量，確實(shí)是件不容易的事，不如發(fā)明一種新的快速記憶方法一一空間電壓矢量速記 法?？臻g電壓矢量速記法C相3列9行0、1、2B相9行3列0、1、2A相9行3列0、1、2SaSbScSaSbScSaSbScV0000001002V3010011012V6020021022V9100101102V1211011111218200201202V21210211212V24220221222A相輸出端A對電源終點(diǎn)0的電壓Vao可用A相開關(guān)變量Sa與直流輸 入電壓Vd表示。Vj0 = ( Sa -

5、1 ) /2 S a = 0、1、2, Va0 =-V D/2、0、+V)/2 o3.DC/DC變換電路 直流斬波電路Buck降壓斬波電路Boost升壓斬波電路Buck-Boost兩象限可逆直流斬波電路四象限直流斬波電路si丿Vout基本單元的并聯(lián)（a）多電平變換器的基本單元（b） 基本單元的串聯(lián) （c）圖1-14多電平變換器的基本單元及其串、并聯(lián)4.DC/AC變換電路單相逆變電路 畫出兩基本單元電路的并聯(lián)電路圖; 三相逆變電路 畫出三基本單元電路的并聯(lián)電路圖; 三相電壓型逆變器pA(b) 180導(dǎo)的波形AAB(d) fil形負(fù)錢(C)三*J形負(fù)戦NNNA(町電略B軸20dACNB軸2(010

6、) 第3扇區(qū)第儡區(qū)V,1(001)C軸C軸(b)空何欠V 第咖區(qū).2)60-6(110)第 1 肚孰嚴(yán)區(qū) A軸 4(100)第6扇區(qū)扇區(qū)匕5(101)3(011)乙第5(c)矢就乙(101)的電路(d) 6個(gè)特定矢最（町刑二電幣逆變盹樣NI山=相三電rw電路電n液形三相三電平逆變器利用兩個(gè)IGBT器件（兩橋臂）串聯(lián)電路作為基本單元，設(shè)計(jì) IGBT變換器電路。二極管箝位三電平三相電壓型（IGBT）逆變器。畫出一相（兩基本單元電路的串聯(lián)）主電路電路圖。S少空間矢量PWM方法(SVPWM)多電平SVPWI方法和兩電平 SVPWI方法一樣，是一種建立在空 間矢量合成概念上的 PWM方法。多電平 SVP

7、WI方法是由兩電平 SVPWM 推廣所得到的。以三相三電平電路為例，它的每一相可輸出正(P)、零(O)、負(fù)(N)三種狀態(tài)，如果將三相的3種狀態(tài)進(jìn)行組合，則三相 三電平逆變器可能輸出33=27種狀態(tài)，由此可畫出三相三電平的六 角形空間矢量圖，如圖1-18所示。其中24種為非零矢量(有六種空間位置重合)，3種零矢量，這 24種非零矢量將圓周分為12個(gè)30°區(qū)域(兩電平是6個(gè)60°區(qū) 域)。并且空間電壓矢量的模不再是如兩電平中固定為直流側(cè)電壓 Vdc,而是有 Vdc、3Vdc/2、Vdc/2三種情況。因此，可以認(rèn)為多電平逆變器空間電壓矢量法的控制思想與兩電平SPWI是 一致的：對

8、某 一個(gè)參考電壓矢量，用所在區(qū)域相應(yīng)的電壓矢量適時(shí)合成，切換所 得。不同點(diǎn)在于多電平SVPW的電壓矢量更“密集”，模大小可選 擇的種類更多，合成時(shí)“過渡”更自然，所合成磁鏈更接近圓磁 場，因而控制更精確，輸出電壓諧波更小。PWM空間電壓矢量法是一種較為優(yōu)越和應(yīng)用廣泛的多電平逆變器 方法，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：在大范圍的調(diào)制比內(nèi)具有很好的性能；無 需其它控制方法所需存儲(chǔ)的大量角度數(shù)據(jù)；直流電壓利用率高等。 當(dāng)然這一方法應(yīng)用在五電平以上的場合，會(huì)存在控制算法過于復(fù)雜 的問題。j0IGO矢曇圖(b) zo(2O2)開黃狀応的電跆圖0it2川(c) 出電壓波形圏BoA BPTjD；木pQB CN(b)零態(tài)*

9、產(chǎn)0T3T4導(dǎo)迪,TPT2截止N(c) 1 態(tài)，S尸 1T2.T3 導(dǎo)通 tTrT4«止N(d)2態(tài)，Sa=2TrT2 導(dǎo)通 fT3xT4止圖1-1所示是二極管箝位型五電平逆變器的單臂電路結(jié)構(gòu)。分壓電容C1C2 C3C4 ,因此vc1Vc2Vc3Vc4 ；每相橋臂有8個(gè)開關(guān)器件S1 S8串聯(lián)，每4個(gè)開關(guān)器件同時(shí)處于導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)，其中(S1 , S5)、(S2 , S6)、(S3 , S7)、(S4 , S8)為互補(bǔ)工作的開關(guān)對，也即當(dāng)其中的一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)一定關(guān)斷；反之亦然；Dc1, Dc1',Dc2 , Dc2',Dc3, Dc3'為箝位二極管。五電平逆變器的輸出電壓及其對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)如表1-1所示。對于n電平的二極管箝位型逆變器拓?fù)?，每個(gè)橋臂需要(n-1)個(gè)直流分壓電容，2(n-1)個(gè)主開關(guān)器件，(n-1)( n-2) 個(gè)箝位二極管。通過組合三個(gè)相同的單臂電路，利用相同的分壓電容，可以容易得到三相電路，如圖1-2所示。V5VdcC1V4C2-pV3C3=pV2C4-pV1S1Vo表1-1二極管箝位型五電平逆變