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三電平逆變器SVPWM把持戰略及試驗研討

摘要：在兩電平的慣例空間矢量PWM算法的基本上，給出了三電平空間矢量PWM算法，并提出一種改良的三電平空間矢量PWM調制戰略來停止二極管鉗位型三電平逆變器的把持，從而完成最小開關損耗。基于TMS320F240DSP完成了三電平逆變體系的數字把持，試驗成果論證了該計劃的可行性。

要害詞：二極管鉗位型三電平逆變器；空間矢量脈寬調制；最小開關損耗；數字把持

 SVPWM Control Strategy and Experiment Research on Three-level Inverters

ZHANG Jie, ZOU Yun-ping, ZHANG Xian, DING Kai 

Abstract:A novel space vector PWM (SVPWM) modsd包養ulation strategy used in three- level NPC inverter to reduce switching loss is provided.Through coordinating transformation, it can easily obtain the control of the space voltage vector. The whole system has been implemented digitally by using TMS320F240 DSP, and the modulation strategy and control scheme is demonstrated by the experimental waveforms and corresponding spectrums.

 Keywords:Diode-clamped three-level inverter; Space vector PWM (SVPWM); Least sw台灣包養網itching loss; Digital control

1  引言

    近幾年來，在高壓年夜功率利用範疇，一種新型的逆變器——多電平逆變器遭到越來越普遍的追蹤關心。多電平逆變器的思惟最早是由Nabae于20世紀80年月初提出的。其基礎道理是經由過程多個直流電平來分解迫近正弦輸入的門路波電壓。本文所會商的二極管鉗位型多電平逆變器是經由過程串聯的電容將直流側的高電壓分紅一系列較低的直流電壓，并經由過程二極管的鉗位感化使開關器件蒙受的反向電壓限制在每個電容的電壓上，從而在不進步器件電壓品級的條件下絕對進步逆變器輸入包養ptt電壓。

2  拓撲構造

    固然多電平拓撲構造品種較多，可是年夜致可分為：二極管鉗位型，奔騰電容型和自力直流電源級聯多電平這三種拓撲構造。這三種多電平拓撲構造各有優毛病，此中利用最普遍的是二極管鉗位型多電平拓撲構造。本文的研討對象重要是二極管鉗位型三電平逆變器。在圖1所示的二極管鉗位型三電平逆變器中，絕對逆變器直流側中點的參考電位0，逆變器的輸入電壓除了兩電平逆變器輸入電壓＋UD/2和－UD/2，還增添了第三個電平值0。圖1中采用了12個可關斷功率器件和6個鉗位二極管，在直流側接有2個等電容量的電容分辨是C1，C2，每個電容分管的電壓為UD/2，并且經由過程鉗位二極管的鉗位感化，使每個開關器件上蒙受的電壓限制在一個電容電壓（UD/2）上，從而年夜年夜減小了開關器件的電壓應力。

圖1  二極管鉗位型三電平逆變器

    與三相兩電平逆變器雷同，三相三電平逆變器也可以用開關變量Sa、Sb、Sc分辨表現各橋臂的開關狀況，分歧的是這時A、B、C橋臂分辨有三種開關狀況，從而Sa、Sb、Sc為三態開關變量，如表1所列。

表1  三電平(NPC)逆變器A相開關狀況

    是以，A相輸入端A對電源中點0的電壓uAO可以用A相開關變量Sa聯合輸出直流電壓UD來表現

      uAO=·UD    (1)

輸入線電壓可表現為

      uAB=uAO－uBO=UD·(Sa－Sb)    (2)

收拾即為

        =UD··     (3)

    與三相兩電平逆變器雷同，三相三包養感情電平逆變器可以界說逆變器的開關狀況為（SaSbSc），則三電平逆變器有27個開關狀況，分辨對應著19個特定的空間電壓矢量,如圖2所示包養網推薦，并將全包養網評價部矢量空間分紅24個扇區。由圖2可以看出，19種空間電壓矢量可分為長矢量，中矢量，短矢量和零矢量，分辨對應著1個，2個和3個分歧的冗余開關狀況，如表2所列。

表2包養故事  開關狀況及響應電壓矢量

圖2  三電平空間電壓矢量圖

3  空間矢量調制

    與兩電平逆變器類似，三電平空間矢量PWM調制也是經由過程對換制空間矢量的地位停止判定，選擇停止分解的開關矢量，并盤算其響應的守舊時光。

    我們界說三相三電平逆變器的電壓包養網站空間矢量調制好比下

      m=   （1）

式中：是在空間以角速率ω=2πf扭轉的電壓矢量V＊的模長；

      UD是電壓矢量V13的模長。

    從圖2中可以看出，三電平逆變器全部矢量空間的24個扇區可分紅6個年夜的區間，則每一個區間包括4個小的扇區。扭轉電壓矢量V＊是由地點扇區的三個電壓矢量Vx，Vy，Vz分解的。它們的感化時光分辨為Tx，Ty，Tz，且Tx＋Ty＋Tz=Ts。Ts為開關周期。現界說

         X=，Y=，Z=      （2）

    此刻以第一個區間（0電子訊號產生變更，從而削減了開關損耗并下降了開關頻率。例如，在圖2中，空間矢量從D14扇區扭轉到D15扇區，A、B、C三相開關管的狀況就可以依照（221→220→210→110→110→210→220→221）→（221→220→120→110→110→120包養網單次→220→221）的次序來變更。當空間矢量V＊扭轉到D14扇區時，這時的空間矢量是由V2（用開關狀況221或110表現）、V7（用開關狀況210表現）和V14（用開關狀況220表現）三個矢量配合分解的，第一個括號內開關狀況的調制次序就是空間矢量在D14扇區的調制次序。當空間矢量V＊扭轉到D15扇區時，這時的空間矢量是由V2（用開關狀況221或110表現）、V14（用開關狀況220表現）和V8（用開關狀況120表現）三個矢量配合分解的，第二個括號內開關狀況的調制次序就是空間矢量在D15扇區的調制次序。此中，開關狀況221和110代表統一個矢量V2，以它作為開關狀況的肇端狀況和末尾狀況停止過渡。是以，無論是在扇區的外部仍是在兩個扇區之間，開關狀況的每一次變更都只要橋臂互補驅動電子訊號的兩個管子開關狀況產生了變更，從而削減了開關損耗。

5 試驗研討

    本試驗主電路拓撲如圖1所包養價格ptt示，二極管鉗位型三電平逆變器的主開關器件選用2SK1941，其最年夜蒙受電壓可達600V，最年夜通態電流16A。鉗位二極管選擇IXY SDESI30，它所能蒙受的最年夜通態電流為12A。逆變PWM開關頻率為5kHz，輸入正弦波基波頻率為278Hz。本數字把持體系是包養平台基于TMS320F240 DSP芯片，12路驅動電子訊號分辨由TMS320F240經把持電路發生，全比擬單位的六路PWM輸入分辨驅動ABC三相的S1和S3管，單比擬單位的三路PWM電子訊號及其反信任號經逝世區電路后分辨驅動逆變器的S2和S4管。本把持是經由過程dq變換，把正弦交通檢丈量改變為dq直流反應量，再分辨停止PI調理，然后經由過程SVPWM模塊對三電平逆變器停止把持。圖4為三相三電平逆變器的把持體系構造圖。

圖4  三電平把持體系構造圖

    圖5(a)和圖5(b)分辨是二極管鉗位型三電平逆變器輸入相電包養網比較壓VAN、VBN、VCN和輸入線電壓VBC、VAC的試驗波形，我們可以或許很顯明地看出三電平的外形，三電平要比兩電平更迫近正弦，是以可以在開關頻率不是很高并且不增添開關管的耐壓值的情形下，取得較低的諧波畸變率。

(a)  相電壓VAN、VBN、VCN波形

(b)  線電壓VBC、VAC波形

圖5  輸入相電壓和線電壓波形（濾波前）

    圖6是閉環空載時逆變器輸入A相線電壓波形及頻譜剖析,總諧波畸變率1.53％。圖7是閉環負載時逆變器輸入線電壓和線電流波形及頻譜剖析，線電壓總諧波畸變率2.75％，體系輸入功率1.8kW。

(a)  A相線電壓波形

(b)  A相線電壓頻譜剖析

圖6  空載試驗波形及頻譜剖析

(a)  A相線電壓包養網心得和線電流（1A/100mV）波形

(b)  A相線電壓頻譜剖析

圖7  阻性負載時試驗波形及頻譜剖析

    從圖6和圖7的波形中我們可以看出，閉環正負波形不合錯誤稱，并且帶載時的諧波畸變率要比空載時的高。這重要是由于閉環帶載運轉時，由于負載電流的增添，從中點流過的電流加年夜，逆變器不斷地對直流側的兩個電容充放電，招致兩個電容上的電壓不服衡。試驗中對中點電流并沒有停止特殊的把持，從而招致直流側兩個電容上的電壓不服衡，致使輸入電壓正負波形的不合錯誤稱。

6  結語

    二極管鉗位型三電平逆變器經由過程本身拓撲構造的改良，使得輸入電平數增添，輸入波形加倍迫近正弦，因此輸入波形具有更好的諧波頻譜。由于開關器件所蒙受的電壓應力減小，是以很是合適高壓年夜功率的利用場所。在未來的研討中應當留意以下兩個方面：

    1）利用于兩電平的把持戰略完整可以在二極管鉗位型三相三電平逆變器中完成，是以現有的一些波形把持技巧（如重復把持技巧）也可以測驗考試在三電平逆變器中完成。

    2）在二極管鉗位型三電平逆變器中，直流側的兩個電容電壓不服衡是招致輸入波形東西的品質變差的緣由之一。這個題目可以經由過程電壓反應抵償或經由過程滯環把持中點電位來處理。

參考文獻

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17:06:4414變速恒頻風力發電體系的三電平SVPWM逆變把持變速恒頻風力發電體系的三電平SVPWM逆變把持2016-04-15 17:49:1414電流跟蹤型PWM逆變器的SVPWM把持戰略研討電流跟蹤型PWM逆變器的“晚上也不行。”SVPWM把持戰略研討2016-04-15 17:49:1412動車組牽引傳動三電平逆變器SVPWM把持動車組牽引傳動三電平逆變器SVPWM把持2016-04-15 17:49:1422多電平逆變器SVPWM算法研討與完成多電平逆變器SVPWM算法研討與完成，上去了解一下狀況2016-04-15 17:49:1411改良的多電平SVPWM及其狹義算法研討改良的多電平SVPWM及其狹義算法研討。2016-04-15 18:06:157感應電機弱磁調速時SVPWM過調制戰略研討感應電機弱磁調速時SVPWM過調制戰略研討2016-04-15 18:29:1623基于DSP28335的三電平SVPWM算法研討基于DSP28335的三電平SVPWM算法研討2016-04-15 18:29:1643基于DSP的SVPWM變頻調速體系試驗研討基于DSP的SVPWM變頻調速體系試驗研討2016-04-15 18:29:1619基于DSP的交通調速體包養情婦系優化SVPWM戰略研討基于DSP的交通調速體系優化SVPWM戰略研討。2016-04-18 09:37:4919基于DSP的三電平SVPWM逆變器的研討基于DSP的三電平SVPWM逆變器的研討。2016-04-18 09:47:4932基于DSP的三電平逆變器SVPWM調制研討基于DSP的三電平逆變器SVPWM調制研討。2016-04-18 09:47:4918基于DSP把持的60_坐標系下三電平逆變器SVPWM的研討基于DSP把持的短期包養60_坐標系下三電平逆變器SVPWM的研討2016-04-18 09:47:498基于PWM分化的三電平逆變器SVPWM的DSP完成方式基于PWM分化的三電平逆變器SVPWM的DSP完成方式。2016-04-18 10:13:4515基于Saber的SVPWM逆變器把持仿真基于Saber的SVPWM逆變器把持仿真。2016-04-18 10:13:4543基于SVPWM的輕型直流輸電把持戰略研討基于SVPWM的輕型直流輸電把持戰略研討2016-04-18 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14:59:599三包養甜心相多電平逆變器SVPWM的一種同一疾速算法三相多電平逆變器SVPWM的一種同一疾速算法2016-03-30 14:59:5911三相光伏并網逆變器SVPWM電流把持技巧研討三相光伏并網逆變器SVPWM電流把持技巧研討2016-03-30 14:59:5918新奇的SVPWM過調制戰略及其在三電平逆變器中的利用新奇的SVPWM過調制戰略及其在三電平逆變器中的利用2016-03-30 14:59:5914一種適用級聯式多電平逆變器SVPWM方式研討一種適用級聯式多電平逆變器SVPWM方式研討2016-03-30 14:40:328一種新型多電平SVPWM把持戰略的研討一種新型多電平SVPWM把持戰略的研討。2016-03-30 14:40:328滯環SVPWM把持在光伏并網逆變器中的利用滯環SVPWM把持在光伏并網逆變器中的利用2016-03-30 14:40:3214交織反激式光伏并網逆變器把持戰略研討交織反激式光伏并網逆變器把持戰略研討_賴良發2016-12-15 19:57:581基于交織反激的微型逆變器分歧任務形式把持戰略的仿真研討基于交織反激的微型逆變器分歧任務形式把持戰略的仿真研討_胡林靜2016-12-15 18:02:434基于SVPWM光伏并網逆變器漏電流克制研討_劉建科基于SVPWM光伏并網逆變器漏電流克制研討_劉建科2016-12-30 14:37:079一種基于H6橋單相光伏并網逆變器把持戰略的研討_康家玉一種基于H6橋單相光伏并網逆變器把持戰略的研討_康家玉2016-12-30 14:37:0719三電平光伏逆變器并網把持戰略的研討三電平光伏逆變器并網把持戰略的研討_李練兵2017-01-04 16:57:555基于頻率恢復把持的逆變器自動同步戰略研討基于頻率恢復把持的逆變器自動同步戰略研討_馮建周2017-01-05 15:34:141三電平ANPC變流器中點電位把持戰略研討三電平ANPC變流器中點電位把持戰略研討_張波2017-01-05 15:34:148單相模塊化多電平變流器把持戰略研討_楊云森單相模塊化多電平變流器把持戰略研討_楊云森2017-01-07 22:23:130T型三電平光伏逆變器順應低電壓穿越的調制戰略切磋_嚴成T型三電平光伏逆變器順應低電壓穿越的調制戰略切磋_嚴成2017-01-08 10:40:542兩電平變流器SVPWM戰略新型等效算法_李寧兩電平變流器SVPWM戰略新型等效算法_李寧2017-01-08 10:47:211直驅風力發電體系三電平變換器把持戰略研討_季小康直驅風力發電體系三電平變換器把持戰略研討_季小康2017-01-08 10:47:210基于LCL濾波的逆變器并網電流把持戰略研討_韓詠如基于LCL濾波的逆變器并網電流把持戰略研討_韓詠如2017-01-08 10:57:063級聯H橋多電平并網逆變器的模子猜測把持研討_楊起飛級聯H橋多電平并網逆變器的模子猜測把持研討_楊起飛2017-01-08 10:57:068一種SVPWM過調制算法及其在兩電平逆變器中的利用_吳曉新一種SVPWM過調制算法及其在兩電平逆變器中的利用_吳曉新2017-01-08 11:28:386一種用于均衡三電平逆變器中點電位的滯環把持_準確把持戰略研討_王一種用于均衡三電平逆變器中點電位的滯環把持_準確把持戰略研討_王建淵2017-01-08 12:03:281基于新型SVPWM的NPC_H橋五電平逆變器共模電壓制制戰略研討基于新型SVPWM的NPC_H橋五電平逆變器共模電壓制制戰略研討_戴鵬2017-01-08 13:49:173基于狀況空間均勻包養價格法的逆變器建模與把持戰略研討_張哲基于狀況空間均勻法的逆變器建模與把持戰略研討_張哲2017-01-12 19:56:231光伏并網發電體系的并網逆變器不服衡把持戰略的研討影響的基本上，提出了采用前饋解耦的空間矢量 PWM（SVPWM）把持算法，仿真和試驗表白：該把持戰略有用地克制了電網電壓不服衡運轉時間伏并網逆變器的網側電流畸變，進步了體系運轉機能。 三相光伏并網逆變器主電路拓撲構造如圖 1 所示。2017-11-08 16:37:303基于晶閘管及IGBT的新型兩電平逆變器提出一種新奇的兩電平電壓型逆變器拓撲構造。該三相逆變用具有三個橋臂，每個橋臂由2個晶閘管、1個IGBT及4個二極管構成。晶閘管完成逆變器的相位定位，IGBT完成分歧調制方法（SPWM、SVPWM2017-12-29 14:02:563三電平有源中點鉗位逆變器損耗分布均衡把持戰略，對8種換流形式及其損耗分布停止了體系的研討；針對負載功率因數的分歧特彩修不用多說，彩衣的願意讓她有些意外，因為她本來就是母親侍奉的二等丫鬟。可是，她主動跟著她去了裴家，比藍府還窮，她也想不通。色，提出了兩種損耗分布均衡優化把持戰略，在分歧的負載前提下有用地完成了器件損耗的均衡分布。最后搭建了三電平有源中點鉗位逆變器試驗平臺停止驗2018-03-13 10:52:153TI中基于DSP和FPGA的三電平逆變器疾速把持方式在傳統的三電平電壓型逆變器空間矢量脈寬調制( SVPWM)把包養站長持算法基本上，聯合“DSP+FP-GA”，完成了一種疾速的空間矢量調制算法，具體論述了基于FPGA和DSP的硬件平臺完成方式，完成了資本2018-04-05 19:42:589關于四橋臂逆變器SPWM和SVPWM的回一化研討針對四橋臂逆變器慣例空間矢量脈寬調制( SVPWM)需停止坐標變換的題目，對四橋臂逆變器的SVPWM和正弦脈寬調制(SPWM)兩種調制技巧停止了剖析，給出了一種疾速數字化三維(3D) SVPWM算法，無需坐標變換，節儉了盤算時光。2018-04-05 19:56:319一種三電平全橋直流變換器新型把持戰略研討一種三電平全橋直流變換器新型把持戰略研討(古代電源技巧王建輝課后謎底)-一種三電平全橋直流變換器新型把持戰略研討                  2021-08-31 18:40:239基于matlab的三相三電平逆變包養app器SVPWM算法逆變器為對象停止了仿真剖析。仿真成果與二電平停止了比擬，成果證明了三電平把持方式的有用性和模子的對的性,為三電平逆變器的研討供給了一個有用的參考。2023-02-28 14:41:2711三電平逆變器SVPWM與中點電位把持MATLAB仿真三電平二極管鉗位，T型三電平的SVPWM與中點電位把持MATLAB仿真，采用冗余小矢量時光調理完成中點電位調理2023-03-03 10:02:025基于PI雙閉環解耦把持的三相SVPWM電壓型逆變器之仿真驗證依據之前design的把持器和主電路，在Simulink下面停止驗證。 參考之前的博客 基于PI雙閉環解耦把持的三相SVPWM電壓型逆變器(1)–數學模子 基于PI雙閉環解耦把持的三相SVPWM電壓2023-03-03 09:48:167基于三電平SVPWM發波的異步電機矢量把持進修導讀：本期文章重要先容基于三電份，畢竟他們家是有聯繫的，沒有人，娘親真怕你結婚後什麼事都要做，再不忙你就累死了。”平SVPWM發波的異步電機矢量把持。現有的參考文獻指出，基于三電平SVPWM發波的異步電機矢量把持比擬較于兩電平SVPWM發波的具有更好的靜態呼應和穩態機能。 假如需求2023-03-30 09:51:120Z源光伏并網逆變器把持戰略研討電子發熱友網站供給《Z源光伏并網逆變器把持戰略研討.pdf》材料不花錢下載2023-10-09 15:16:050基于Simulink的多電平二極管NPC逆變器拓撲構造公用SVPWM電流把持技巧電子發熱友網站供給《基于Simulink的多電平二極管NPC逆變器拓撲構造公用SVPWM電流把持技巧.pdf》材料不花錢下載2023-11-24 16:24:391

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