三电平三相逆变器27空间矢量速记法.doc

1、三相三电平逆变器空间电压矢量速记法张庆范山东大学二极管中点箝位式NPC(NeutalPohtChmped)三相三电平逆变器,每相桥臂有四个电力电子器件、丁2、丁3、T,四个续流二极管D】、D2.D3D4,二个箝位二极管D5、D6o每相桥臂可以安排三种开关状态,假设用Sa、Sb、Sc表示A、B、C三相桥臂的开关状态,那么Sa、Sb、Sc应是三态开关变量.用Sa变量表示A相桥臂开关状态.石T1、T2断,T3、T4通,Sa=0,A接电源负端,VaO、=D右T1、I断,丁2、丁3通,Sa=0,A接电源.端,Na.、二0假设丁3、T4断,T1、丁2通,Sa=0,A接电源正端,Va.、=十VA相桥臂开关S

2、a开关变量状态CCC.Oala0oa2(r2)oa3(r3)oa4(TOAOV输出电压oa开关状态1100+VD/22P011001000110N定义三相桥臂三态开关变量SaSbSc,每相桥臂开关Sa、Sb、Sc都有三种开关状态0、1、2或N、0、P,1、0、1.S=0、1、2s0、1、2S0、1、2ab=c=2Sa2Sb2sc111000三相三电平逆变器共有3:2；林开关状态.开关状态为SSabSc3,每一种开关状态SaSbSc都对应一组确定的电压Va.、VboV,从而对应一个确定的空间电压矢量VocO(Sa对应的27个特定空间电压矢量是V、V、V,定义矢量0126SbSc)矢量为Vo(OO

3、O),Vi(001),V2(002),V3(010),v4(pll),v5(012),V6(020),V7(021),VQ22),V(100),V(101),V(102),V(110),V(111),V(112),V101112131415120),V16(121),V17(122),V18(200),V19(201),V20(202),V21(210),V22(11),V24(220),V25(212),V26(221),V27022).以上用文字表达的方法记住这27种空间电压矢量,确实是件不容易的事,不如创造一种新的快速记忆方法一一空间电压矢量速记法.空间电压矢量速记法C相3歹|J9行0、

4、1、2B相9行3歹!J0、1、2A相9行3列0、1、2oSaSbScSaSbScSaSbScVO000001002V3010011012V6020021022V9100101102V1211011111218200201202V21210211212V24220221222A相输出端A对电源终点0的电压Va0可用A相开关变量Sa与直流输入电压Vd表示.Va0=(Sa-1)2Sa=0、1、2,Va.=Td、0、+Vd.输出线电压为：Vab=Vao-Vb0=(Sa6b)力O3 .DC/DC变换电路直流斩波电路Buck降压斩波电路Boost升压斩波电路BuckBoost两象

5、限可逆直流斩波电路四象限直流斩波电路fe多电平变换器的根本单元3根本单元的串联.根本单元的并联图1-14多电平变换器的根本单元及其串、并联4 .DCAC变换电路单相逆变电路画出两根本单元电路的并联电路图;三相逆变电路画出三根本单元电路的并联电路图;三相电压型逆变器匕孕史料,史如史本口一,上A么HX.3r与父2丁父22弋2S5一Q(a)三和逆变也略180守中.波形(c):向膨他岐(eT$T而Tj$通等旧电路(f)TbTT工守湖净值电路(J)星膨负球(名心丁21廿通舞m1日蹈NQ(一电路B轴/V第册区c轴(b)空间矢量VA轴BN(c)矢吊匕(101)的电路通志开关器件T=叫CQ-VB轴2(010)

6、3(011)5-第3扇区;2r也小了3第4康区匕1(001)C轴第56(110)第1,2rio崩区*一A轴4(100)第6扇区区匕5(101)(d)6个特定矢最(b)三相二电平逆变电iffi电球矢量rIi(c)三相二电平逆变电路电乐波形(d)三和三电平逆变电蹄电压波形三相三电平逆变器利用两个储BT器件(两桥臂)串联电路作为根本单元,设计EBT变换器电路.二极管箝位三电平三相电压型(EBT)逆变器.画出一相(两根本单元电路的串联)主电路电路图.Vo空间矢量PWM方法SVPWM多电平SVPWM方法和两电平SVPWM方法一样,是一种建立在空间矢量合成概念上的PWM方法.多电平SVPWM方法是由两电平

7、SVPWM推广所得到的.以三相三电平电路为例,它的每一相可输出正P、零0、负N三种状态,如果将三相的3种状态进行组合,那么三相三电平逆变器可能输出33=27种状态,由此可画出三相三电平的六角形空间矢量图,如图1T8所示.V13HM)VI2H8(1-10)B(00R1)n01)VccAD10V18(10-l)V10(0-ll)V-11)V15(-11-1)V16(01-1)V17(ll-1)V5X)10)V1/100rl-1)V7X1-1-1)V14H10)V6(00-1)2其中24种为非零矢量有六种空间位置重合,3种零矢量,这24种非零矢量将圆周分为12个30区域两电平是6个60区域o并且空间

8、电压分量的模不再是如两电平中固定为直流侧电压Vdc,而是有Vdc、3Vdc/2.Vdc/2三种情况.因此,可以认为多电平逆变器空间电压矢量法的限制思想与两电平SPWM是一致的：对某一个参考电压矢量,用所在区域相应的电压矢量适时合成,切换所得.不同点在于多电平SVPWM的电压矢量更“密集,模大小可选择的种类更多,合成时“过渡更自然,所合成磁链更接近圆磁场,因而限制更精确,输出电压谐波更小.空间电压矢量法是一种较为优越和应用广泛的多电平逆变器PWM方法,其优越性表现在：在大范围的调制比内具有很好的性能；无需其它限制方法所需存储的大量角度数据；直流电压利用率高等.当然这一方法应用在五电平以上的场合,

9、会存在限制算法过于复杂的问题.(C)输HI电压波形图(a)电路结构(b)零态,&二0Tj、T*导通,T、T2苇止(c)l态pSa/、T3导通,TpT4截止Ntxq(d)2态,$产2T*Tj导通,T/Tq截止LL1.二极管箝位型多电平逆变器睡7图1-1所示是二极管箝位型五电平逆变器的单臂电路结构.分压电容ClC2C3c4,因此,VclVc2Vc3Vc4；每相桥臂有8个开关器件siS8串联,每4个开关器件同时处于导通或关断状态,其中Sl,S5、62,S6、S3,S7、64,S8为互补工作的开关对,也即当其中的一个开关导通时,另一个一定关断；反之亦然；Del,Del,Dc2,Dc2,Dc3,Dc3为箝位二极管.五电平逆变器的输出电压及其对应的开关状态如表所示.对于n电平的二极管箝位型逆变器拓扑,每个桥臂需要n-1个直流分压电容,2n-1个主开关器件,h-Dn-2个箝位二极管.通过组合三个相同的单臂电路,利用相同的分压电容,可以容易得到三相电路,如图12所示.O-1278191-11一DCELW一DCF,DclfDCLKNTMlITTdnz表1-1二极管箝位