高压大功率三点式逆变器抑制中点电位偏移方法的仿真分析.pdfVIP

CAVD’99 交流电机调速传动的变流技术 3[1 高压大功率三点式逆变器抑制中点 电位偏移方法的仿真分析 上海铁道大学交流传动研究室 崔俊国 陶生桂 j膏要：本文阐述了三点式逆变器的工作原理，并应用电压空间矢量理论分析抑制中点电位偏移的原理与 方法，且给出仿真波形。 关键词：=点式逆变器 电压空闻矢量调制仿真 1．前言 绝缘栅双极型晶体管简称．【GBT，它是兼顾了双极型器件和Ⅵ0s器件优点的新型电力电 子器件。它具有开关速度高，开关损耗小，通态压降低．输入阻抗高，易于并联，承受电流 IPM (IGBT升级产品一智能功率模块)构成的。 本文讨论了三点式逆变器控制的原理，中点电位变化及抑制其变化的方案，提供了计算 机仿真结果。 -■■●■●■■■『一 2． IGBT三点式逆变器主电路及其工作原理 图I是IGBT三点式逆变器的主电路原理图。其主电路采用两主管串联与中点带箝位_二 极管的方案，可使主管耐压值降低一、#。 圈L iGBT二点式逆变器主电路原理图 如图L所示，每相桥臂的四个{管有二种不同的通断组台，对应三种不同的输出电位。 312 交流电机调速传动的变流技术 CAVD’99 0，输出电压为0：V。与VM导通为模式3接通N，输出电压为一％，见表l所示。三点式逆 变器要求主管V．．与V。不能同时导通，并且V．。和V。，Vw和V^。控制脉冲是互反的。同时规 定输出状态只能在P和0或0和N阃自由过渡。不允许P和N之间直接变换。此外，电压型 逆变器中上述主管通断转换必须遵循先断后通的原则。 表l 主管开关状态与管输出电压 J模式 V^i V^2 V^3 V^4 输出电压％ i 通 通 断 断 Ucl 2 断 通 通 断 口 }3断 断 通 通 一％ 对异步电动机采用变频调速时，在额定频率以下应保持电机主磁通恒定，根据电机学原 理．这需要施以电机的定子电压跟随定子供电频率接近正比例变化。 3． 中点电位偏移及其危害 电压型三点式逆变器大多采用电容分压构成中性点，这时由于以下原因引起中点电位的 偏移： ①3倍输出频率的大电流流过中性点： ②器件特性等的分散性： ③与负载性质及开关状态有关等。 中点电位的偏移会影响输出电压的对称性，提高对主管阻断耐压的要求，增大电机线电 压谐波含量，对整个系统工作不利。 4．控制中点电位偏移的方法 改善中点电位偏移基本思路是应用电压空间矢量理论结合三点式逆变器特点合理选择冗 余电压矢量来控制正侧和负侧电容使用率。 4．1电压空闻矢量调制控制法 4．1．I基本思路 对电机供以三相对称电压为蜴、％与％时，按空问矢量理论，其电压空间矢量以可表 示如下： ’ u=÷(u。+2U。+五2％)………………………………．(1) j 式中 兄=e』2“3 当三相对称电压为正弦变化时，电压空间矢量缉为圆形旋转矢量。当三点式逆变器输入为 恒定直流电压且％=￡白时，其电压空间矢量可能的组合如图2所示，共33=27种，其中零 逆变器瞬时输出三相脉冲电压构成的电压空间矢量与届时所期望输出三相对称正弦波电压构 成的电压空间矢量相等效，而它的幅角按与脉冲频率有关的一定时间间隔均匀跳变，即平均 角速度与期望的圆旋转矢量角速度相等。