非對稱H橋五電平逆變器及其通用調(diào)制策略
混合多電平逆變器的功率開關(guān)承受的電壓應(yīng)力不同,因此同一拓?fù)渲锌梢圆捎貌煌墓β势骷?,充分利用了功率開關(guān)各自的優(yōu)點。非對稱h橋是混合多電平逆變器中最基本、最典型的一類拓?fù)?,其半橋的功率開關(guān)可以分別工作在基頻和高頻pwm方式,與傳統(tǒng)多電平逆變器相比,在輸出相同電平數(shù)的情況下,減少了功率器件,降低了開關(guān)損耗[1,2]。本文首先對非對稱h橋五電平逆變器進(jìn)行了分析,利用其結(jié)構(gòu)特點,提出一種通用的調(diào)制策略。最后以電容箝位型非對稱h橋拓?fù)錇閷嶒炂脚_,對所提調(diào)制策略進(jìn)行了實驗驗證。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/177963.htm2 非對稱h橋五電平逆變器
非對稱h橋拓?fù)涫腔旌隙嚯娖酵負(fù)渲凶罨尽⒆畹湫偷囊活愅負(fù)?,其半橋的功率開關(guān)可以分別工作在基頻和高頻pwm方式,與傳統(tǒng)多電平逆變器相比,在輸出相同電平數(shù)的情況下,減少了功率器件,降低了開關(guān)損耗。目前最具有實用價值的三種五電平非對稱h橋有:雙向開關(guān)非對稱h橋、二極管箝位型非對稱h橋和電容箝位型非對稱h橋,分別如圖1(a)、(b)、(c)所示。圖1(a)的雙向開關(guān)型五電平逆變器通過雙向開關(guān)(s5和d1~d4)和h橋(s1~s4),將兩個直流電源e的電壓組合輸出五電平交流電壓;圖1(b)為二極管箝位型五電平逆變器,其左半橋為二極管箝位型三電平半橋,右半橋為兩電平半橋,而圖1(c)為電容箝位型五電平逆變器,其左半橋為電容箝位型三電平半橋。
傳統(tǒng)的多電平逆變器有三類:二極管箝位型、飛跨電容型、h橋級聯(lián)型,附表為五電平逆變器單相所需功率器件對比表,與傳統(tǒng)的三類五電平逆變器相比,前三類拓?fù)洳捎秒妷簯?yīng)力為1:1的功率開關(guān),導(dǎo)致拓?fù)渌韫β书_關(guān)最多;圖1的非對稱h橋五電平逆變器混合應(yīng)用電壓應(yīng)力比為1:2的功率開關(guān),以較少的功率開關(guān)輸出五電平電壓,從輸出電壓電平數(shù)和所用功率開關(guān)數(shù)的角度來說,比前三類拓?fù)渚哂懈蟮膬?yōu)勢。
圖1中的非對稱h橋五電平逆變器已有的調(diào)制策略分別采用特定次諧波消去法[3]和方波-消諧波pwm合成調(diào)制策略[4],前者在電機驅(qū)動場合的頻繁寬調(diào)速范圍過程中,開關(guān)轉(zhuǎn)換時刻的查表值與真實值之間會存在一定的偏差,后者需要把高、低頻功率開關(guān)的半橋進(jìn)行分離調(diào)制,計算出高頻功率開關(guān)半橋的調(diào)制波,增加了調(diào)制策略的復(fù)雜性。針對這些問題,本文提出一種對非對稱h橋五電平逆變器具有通用性的調(diào)制策略。
3.1 通用調(diào)制策略原理
目前常用的“半橋”主要有三種類型:兩電平半橋hb1、二極管箝位型n電平半橋hb2、電容箝位型n電平半橋hb3。而將這三類“半橋”進(jìn)行有序混合,構(gòu)成通用非對稱h橋如圖2所示。圖中hbx’表示這個“半橋”相對于hbx以較少的耐高壓功率開關(guān)工作于階梯波調(diào)制方式,而hbx則以較多的低壓功率開關(guān)工作于pwm調(diào)制狀態(tài),x為1、2、3,偶數(shù)m為直流電源的標(biāo)么系數(shù),輸出電壓的每個電平電壓為e。非對稱h橋的特點是,當(dāng)pwm調(diào)制狀態(tài)的半橋hbx的功率開關(guān)承受e的關(guān)斷電壓應(yīng)力時,右半橋hbx’的功率開關(guān)承受的關(guān)斷電壓應(yīng)力最大需達(dá)到me,限制了其功率開關(guān)只能為低頻、耐高壓器件。而圖1中的三種非對稱h橋五電平拓?fù)涫菆D2的通用非對稱h橋當(dāng)m=1時的特例。
評論