1、三電平逆變器,三電平逆變器,二電平逆變器簡介 三電平逆變器基本原理 三電平逆變器控制方法 二電平與三電平逆變器比較,二電平逆變器,三相電壓型逆變器（六階波形） 原理圖,二電平逆變器,工作情況 當(dāng)T1導(dǎo)通時， 當(dāng)T4導(dǎo)通時， Uan波形是幅值為Ud/2的方波，而B、C兩相與A相似 電壓波形,二電平逆變器,二電平逆變器,電壓波形,三電平逆變器基本原理,三電平逆變器原理圖,三電平逆變器基本原理,電路構(gòu)成 電容C1、C2 主管T11T34,一般為IGBT等全控型元件，每一相均有4個串聯(lián)而成 鉗位二極管D10D30，每一相兩個反并聯(lián)于上下橋臂的中間 每相四個續(xù)流二極管D11D34，分別與每一相的四個功率

2、開關(guān)元件反并聯(lián)，當(dāng)逆變開關(guān)由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂箷r，為感性負(fù)載提供無功通路，維持電流繼續(xù)在線圈中流動；當(dāng)牽引制動時，續(xù)流二極管為再生電流提供通道，使其回流到直流電源,二極管中性點鉗位電路,三電平逆變器基本原理,工作原理分析 三電平逆變器每相4個功率開關(guān)元件，分3種開關(guān)工作模式,以A相為例：,工作原理分析 三電平逆變器每相4個功率開關(guān)元件，分3種開關(guān)工作模式,以A相為例： T11、T 12導(dǎo)通，T13、T14關(guān)斷，則不輪電機負(fù)載的電流方向，A點的電位為 T112、T 13導(dǎo)通，T1、T14關(guān)斷，當(dāng)負(fù)載電流為正時，形成OD10T12A通路，A點的電位為0(O)；當(dāng)負(fù)載電流為負(fù)時，形成OD10T13A通

3、路，A點電位為0(O) T13、T 14導(dǎo)通，T11、T12關(guān)斷，則不輪電機負(fù)載的電流方向，A點的電位為,三電平逆變器基本原理,工作原理分析 說明： 功率開關(guān)只有以上三種組合，并且11和T14不能夠同時開通 T11和T13、T12和T14控制脈沖是互反的 為了防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)元件同時導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源短路，逆變器中上述功率開關(guān)通斷轉(zhuǎn)換必須遵循先斷后通的原則，即先給應(yīng)關(guān)斷的元件關(guān)斷信號，待其關(guān)斷后留一定的時間裕量，然后再給應(yīng)導(dǎo)通的元件發(fā)出到通信號，在兩者之間留出一個短暫的死區(qū)時間，死區(qū)時間的長短根據(jù)開關(guān)元件的開關(guān)速度來決定,三電平逆變器基本原理,工作原理分析 為了便于分析，定義三個理

4、想開關(guān)函數(shù)：,三電平逆變器基本原理,工作原理分析,工作原理分析,三電平逆變器基本原理,利用上述理想開關(guān)函數(shù)，每相橋臂電路結(jié)構(gòu)可以簡化為一個與直流側(cè)相通的單刀三擲開關(guān)S,三電平逆變器基本原理,工作原理分析 三電平逆變器等效開關(guān)圖,三電平逆變器基本原理,工作原理分析 由 組成的電路共有333=27種組合，對應(yīng)主電路有27種工作模式，開關(guān)狀態(tài)及相應(yīng)電壓值如表所示,三電平逆變器基本原理,三電平逆變器基本原理,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 輸出交流量的每半個周期中只有一塊寬度可隨控制角調(diào)節(jié)的矩形電壓或電流脈沖，稱單脈沖工作方式，即方波調(diào)制；其輸出頻率通過脈沖周期進行調(diào)節(jié)，而輸出量的有效值由脈沖持續(xù)時

5、間決定,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 當(dāng)=0時，逆變器各橋臂開關(guān)函數(shù)以及對應(yīng)負(fù)載上a相輸出電壓波形為,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 當(dāng)030度時,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 當(dāng)=30度時,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 當(dāng)30度60度時,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 當(dāng)=60度時，60度90度時,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制,三電平逆變器控制方法,單脈沖控制 由以上波形可以看出，當(dāng)控制角060度時，波形變?yōu)椴贿B續(xù)的脈沖波，諧波很大 因此，在電力牽引傳動系統(tǒng)中，逆變器采用三電平主電路且機車運行于高速區(qū)時，方波控制角都會滿足030度,三電平逆變器控制方法,SPWM控制，即采

6、用多個不同寬度的脈沖波控制,三電平逆變器控制方法,SPWM控制,采樣方法,自然采樣,規(guī)則采樣,三電平逆變器控制方法,SPWM控制 A、B、C三相調(diào)制波ua、ub、uc相位互差120度，uz為三角載波 以a相為例，理想開關(guān)函數(shù)為,三電平逆變器控制方法,SPWM控制 電力機車采用三電平逆變器時，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)低速段時采用SPWM異步調(diào)制方式，以減少負(fù)載電機脈動轉(zhuǎn)矩與噪聲 隨著頻率進一步提高轉(zhuǎn)入分段同步SPWM方式，使得開關(guān)頻率限制在一定的范圍內(nèi)，且載波頻率變低后，在載波比為各個確定的范圍內(nèi)可以克服異步調(diào)制的缺點，保證輸出波形堆成 而在恒功率區(qū)使用方波，以期獲得較高輸出電壓,三電平逆變器控制方法,SPWM控制 起動階段SPWM異步調(diào)制波形,電壓空間矢量控制（SVPWM）,基本思想：通過三相開關(guān)狀態(tài)的組合轉(zhuǎn)換，不僅控制電壓空間矢量的幅值，而且控制磁鏈?zhǔn)噶吭诙ㄗ涌臻g運動軌跡近似于圓，則所對應(yīng)的三相電壓必為對稱且近于正弦。,二電平與三電平逆變器比較,二電平輸出端對電源中點電位僅2個值，而三電平有三個值 三電平逆變器輸出端電壓波形比二電平包含較小的諧波分量，脈動轉(zhuǎn)矩降低 與二電平相比，三電平逆