混合h桥级联型多电平逆变器调制策略优化控制 optimized control of modulation strategy for hybrid h-bridge cascaded multilevel inverter.pdfVIP

第30卷第5期 电力自动化设各 V01．30No．5 2010年5月 ElectricP0werAut。mati。n Equipment May2010@ 混合H桥级联型多电平逆变器调制策略优化控制 张云，孙力，赵克，王要强 (哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001) 摘要：为提高混合H桥级联型多电平逆变器的运行性能．提出了一种新型锯齿载波交错相移混合调制策略。 该调制策略把复杂的混合拓扑“化归”到已有调制策略的拓扑．再利用重构的调制波进行调制。该策略充分利用调 制渡的自由度．在三相正弦波中注入特定的混合分量进行优化控制。使得相电压在l／3基渡周期内不进行 PWM调制，并能保证输出线电压质量。所提出的优化控制方法能提高15．5％直流电压利用率。还能减少l／3 高频功率开关的开关次数．优化了逆变系统的运行性能。实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。 关键词：混合多电平逆变器：混合调制策略：优化控制：直流电压利用卒；高频功率开关 464 中图分类号：TM 文献标识码：A 0引言 混合多电平逆变器所需功率开关器件数少．输 出电压电平数多，以不同耐压等级、不同开关频率的 功率开关协同工作于同一拓扑中．使得输出电压的 谐波大为减小【1．81。 传统PWM调制技术能够消除载波频率以下的 低次谐波．但对于混合多电平逆变器已不再适用．因 为如果让高压单元的功率开关工作在PWM高频状 态，将产生大量的开关损耗。因此，文献[9]提出了混 合调制策略。使得高压单元的功率开关工作在低频 状态，而低压单元的功率开关工作在高频状态。但目 前的混合调制策略要么是输出电压的等效载波频率 仅为三角载波频率．要么三相逆变器输出线电压中相 图1单相混合H桥级联型多电平逆变器 cascaded 邻电平层有交叠现象。不能进一步降低谐波含量【10]。 Fig．1Single—phasehybrid H inverter multilevel bridges 调制策略除了要有效降低谐波含量外．还需提高直 左半桥口为4个高频低耐压功率开关管V勖～V褂，通 流电压利用率、降低开关损耗【llⅢ]。对于混合多电平 过箝位电容已。使得4个高频功率开关管均承受E 逆变器．在混合调制策略中进行优化控制。能有效提 的电压应力．而右半桥b为低频高耐压功率开关管 高这两方面的性能。 V叭V％，均承受2E的电压应力。功率单元2的功率 本文针对混合H桥级联型多电平逆变器．给出 开关管V研。V蛳均承受2E的电压应力．使得不同开 了相应的调制策略．并进行了优化控制．最后通过实 关频率、不同耐压器件协同工作。 验进行验证。 定义图l中的功率开关的开关状态互补对为： 1 混合H桥级联型多电平逆变器 且均有l、0这2种开、关状态，箝位电容电压为Ud= 混合H桥级联型多电平逆变器是从功率开关 E