电子发烧友App
虽然多电平拓扑结构种类较多，但是大致可分为：二极管钳位型，飞跃电容型和独立直流电源级联多电平这三种拓扑结构。这三种多电平拓扑结构各有优缺点，其中应用最广泛的是二极管钳位型多电平拓扑结构。本文的研究对象主要是二极管钳位型三电平逆变器。在图1所示的二极管钳位型三电平逆变器中，相对逆变器直流侧中点的参考电位0，逆变器的输出电压除了两电平逆变器输出电压＋UD/2和－UD/2，还增加了第三个电平值0。图1中采用了12个可关断功率器件和6个钳位二极管，在直流侧接有2个等电容量的电容分别是C1，C2，每个电容分担的电压为UD/2，并且通过钳位二极管的钳位作用，使每个开关器件上承受的电压限制在一个电容电压（UD/2）上，从而大大减小了开关器件的电压应力。
图1 二极管钳位型三电平逆变器
与三相两电平逆变器相同，三相三电平逆变器也可以用开关变量Sa、Sb、Sc分别表示各桥臂的开关状态，不同的是这时A、B、C桥臂分别有三种开关状态，从而Sa、Sb、Sc为三态开关变量，如表1所列。
表1 三电平(NPC)逆变器A相开关状态
| Uao | Sa1 | Sa2 | Sa3 | Sa4 | Sa |
|---|---|---|---|---|---|
| ＋UD/2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| －UD/2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
因此，A相输出端A对电源中点0的电压uAO可以用A相开关变量Sa结合输入直流电压UD来表示
uAO=
·UD (1)
输出线电压可表示为
uAB=uAO－uBO=
UD·(Sa－Sb) (2)
整理即为
=
UD·
·
(3)
与三相两电平逆变器相同，三相三电平逆变器可以定义逆变器的开关状态为（SaSbSc），则三电平逆变器有27个开关状态，分别对应着19个特定的空间电压矢量,如图2所示，并将整个矢量空间分成24个扇区。由图2可以看出，19种空间电压矢量可分为长矢量，中矢量，短矢量和零矢量，分别对应着1个，2个和3个不同的冗余开关状态，如表2所列。
表2 开关状态及相应电压矢量
| 开关状态 | Sa | Sb | Sc | 电压矢量 |
|---|---|---|---|---|
| S1 | 0 | 0 | 0 | V0 |
| S2 | 1 | 1 | 1 | V0 |
| S3 | 2 | 2 | 2 | V0 |
| S4 | 1 | 0 | 0 | V1 |
| S5 | 1 | 1 | 0 | V2 |
| S6 | 0 | 1 | 0 | V3 |
| S7 | 0 | 1 | 1 | V4 |
| S8 | 0 | 0 | 1 | V5 |
| S9 | 1 | 0 | 1 | V6 |
| S10 | 2 | 1 | 1 | V1 |
| S11 | 2 | 2 | 1 | V2 |
| S12 | 1 | 2 | 1 | V3 |
| S13 | 1 | 2 | 2 | V4 |
| S14 | 1 | 1 | 2 | V5 |
| S15 | 2 | 1 | 2 | V6 |
| S16 | 2 | 1 | 0 | V7 |
| S17 | 1 | 2 | 0 | V8 |
| S18 | 0 | 2 | 1 | V9 |
| S19 | 0 | 1 | 2 | V10 |
| S20 | 1 | 0 | 2 | V11 |
| S21 | 2 | 0 | 1 | V12 |
| S22 | 2 | 0 | 0 | V13 |
| S23 | 2 | 2 | 0 | V14 |
| S24 | 0 | 2 | 0 | V15 |
| S25 | 0 | 2 | 2 | V16 |
| S26 | 0 | 0 | 2 | V17 |
| S27 | 2 | 0 | 2 | V18 |
图2 三电平空间电压矢量图
工商网监
评论