三电平PWM逆变器波形重构.doc

浙江工业大学#浙江工业大学PWM逆变器波形重构#浙江工业大学#浙江工业大学（机械工程 研158班 朱永超2111502177 导师：杨庆华）1 引言由于PWMI制一般要求比较高的开关频率才能有效地降低谐波，因而限制了 在大功率逆变器中的应用因为大功率开关器件的开关速度有限， 不能实现高频 PWM控制，即使能采用高频PWM控制，由于电源功率大，功率器件的开关损耗是 极为严重的使得开关器件的冷却问题难以解决因此波形重构技术为此而诞生所谓波形重构，即是在主电路上采用几个逆变器，使他们的输出波形在相位 上错开一定的角度进行叠加，从而获得接近正弦波的阶梯波形，以减小谐波含量 本文将讨论电压型三电平的波形重构2 PWM空制原理三电平逆变器结构如图1所示采用两个主管串联，中间一对二极管嵌位的 结构可以看出，各主管承受的反向电压是中间回路直流电压的一半， 即主管承 受的耐压比两电平逆变器可降低一半图一其工作原理可以由一相桥臂分析，以 a相桥臂为例：当VT1、VT2开通，VT3、VT4关断时 输出电压位+Ud/2;当VT2、VT3开通，VT1、VT4关断时输出电压为 0;当VT3、VT4开 通，VT1、VT2关断时输出为一Ud/2。

如表所示Si兰电平每用辅出电压组合VT 1V2VT3VT4输出电压状态代号导通导通关断关断+l/2Uflp关断导通导通aC关斷关断导通导通b和c相的开关状态和输出的电压与 a相相同，只是在相位上相差2 n /3通过 此种变换规律，就可以得到三相三电平波形当采用 SPW控制时，每相桥臂4 个开关管的开关状态脉冲方式由三角波和正弦波的交点确定3 波形重构三电平波形重构的结构如图2采用两组如图1所示的三电平逆变器并联而成，两组逆变器的输出由一个变压器进行串联进行叠加 脉冲发生器pulse产生两组脉冲pulsel，pulse2分别向逆变器1(three-level Bridge 1) 、逆变器2(three-level Bridge 2) 提供脉冲图二逆变器波形重构主电路现以a相为例来分析三电平波形重构的原理由于两组逆变器是通过变压器进行 串联的，相当于两组中的逆变器1中产生的电压与逆变器2产生的电压相减所 以要进行波形重构，两组逆变器产生的电压波形在逆变器 1产生+Ud/2，逆变器2只能产生0或-Ud/2;逆变器1产生-Ud/2时，逆变器2产生+Ud/2或0;逆变 器1产生0电压时，逆变器2可以产生+Ud/2或0或-Ud/2。

逆变器1,逆变器2 产生的电压如表2b相、c相的输出和a相相同，只是在相位上相差2n /3浙江工业大学5 个电平 +Ud +Ud/2、0、-Ud/2、从表2可以看出重构后的相电压输出电压有 -Ud,输出电压更接近正弦波pi 二P2 >曲blawmVdc JL.4Q[JV -«IfDiscrete 3-phase PYWM GcheralarUihlvetsjlTmSI UhitfMjehin^sMsjtfunrhtnt DemuxScope ASM#浙江工业大学#浙江工业大学3.34e-^u^ 变器2 —输出重构相电压+U/20+V2-V20+V2-V2ro-Ud/2+U/2-Ua/20-V2+Ud/27用Simulink对三电平波形重构进行仿真图3为脉冲发生器，利用最简单的脉 冲PWM同步调制进行了仿真，调制比 m=0.85,直流电压为200V,图4为两组逆 变器a相对应管的脉冲得出三电平相电压的谐波为 24.56%线电压的谐波为21.39%;而波形重构后的三电平相电压谐波为 23.73%,线电压谐波为17.72%。

图四图五波形重构a相电压波形为三电平波形重构ab线电压波形，可以看出，在直流侧 电压相同的情况下，三电平波形重构输出的相电压提高 1倍，输出线电压增加2 倍输出的线电压谐波低4 结束语本文探讨了三电平的控制原理，分析了波形重构脉冲发生器的原理， 给出了 仿真波形得出通过波形重构可以提高输出的线电压、相电压，减少相电压、线 电压的谐波的结果但是从图2可以看出波形重构增加了系统结构的复杂性， 使 得系统控制变得更困难。