混合多电平逆变器调制技术研究 modulation technology of hybrid multi-level inverter.pdfVIP

第31卷第10期 电力自动化设备 V01．3lNo．10 2011年10月 ElPPtri(·PowPrAutomation E‘{uipmPnt oct．2011⑦ 混合多电平逆变器调制技术研究 杨兴武，高 淳，姜建国 (上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240) 摘要：基于传统混合调制策略，在混合多电平逆变器所有调制比范围内，对各单元之间不发生能量流动时的 直流电源电压取值问题进行分析．并通过对传统混合调制策略下混合多电平逆变器各单元输出电压的 基波分析提出一种新方法：即将2个最低压单元用载波相移调制。使其均工作在高频状态。该方法的突出优 点是在各单元不发生能量流动且不出现过调制的情况下．可以提高混合多电平逆变器的直流电源电压比值。 结果验证了该方法可在各单元之间不发生能量流动时．混合多电平逆变器的最高直流电压比由1：1：2：4：8．．．． 提高到1：l：3：5：lO：…。 关键词：逆变器：基波电压；调制：比较电平；拓扑 中图分类号：TM46 文献标识码：A 单元组合而成：半桥、三电平全桥、二极管箝位半桥、 O 引言 二极管箝位全桥等．如图l所示。不同的拓扑组合 混合多电平逆变器可以在不增加开关器件和直 有各自的优缺点．但二极管箝位拓扑要考虑到中性 流电源的前提下输出更多的电压电平．从而起到减 点电平的平衡问题．而H桥半桥产生的电平数比H 小电流谐波、减小逆变输出电抗的作用[1-埒]。混合多桥全桥少．所以传统不同电压等级的H桥全桥级 电平逆变器有多种拓扑结构．包括独立直流电源的 联的混合拓扑最常用。 H桥级联、二极管箝位逆变单元与H全控桥或H 半控桥混合级联等拓扑结构【l-引。 混合多电平逆变器在混合调制下．选择比较电 平不适当容易出现过调制现象．给逆变器输出电压 盛‰魄盛 波形引入低次谐波：且容易出现混合多电平逆变器的 (a)半桥 (b)三电平全桥 高压单元输出基波电压大于其指令信号的基波电 压．多出的这部分能量将由低压单元吸收。这既降 低了逆变器的效率．又容易引起电平选择不适当而 出现过调制现象．给逆变器输出电压波形引入低次谐 波．给系统的正常工作带来危害．5．11]。综合这2 点．在分析比较电平对各单元输出基波电压影响的基础 上提出新的调制方法．在不发生能量流动和不出现 过调制的前提下．提高混合多电平逆变器的直流电 (c)二极管箝位半桥 (d)二极管箝位全桥 压比值． 图1几种单元类型 SeveralceU 1混合多电平逆变器 Fig．1 types 混合多电平拓扑是不同类型拓扑之间级联、同 为了方便分析与控制．混合型多电平拓扑一般 都将各单元由低到高依次排列．如图2所示．以最低 类型拓扑但不同电压等级的模块之间级联的拓扑[12]。 目前已有的混合多电平拓扑都是由几种不同的拓扑 直流电压为基准．其余各单元直流电压都为最低压 单元的整数倍，即魄。：％．．．·：‰=U。：以．．．·：以(以 收稿日期：2011—01一13；修回日期：20ll—07一05 为自然数)。 基金项目：国家高技术研究发展计划(863项目)(2011AA05．