完整版三電平逆變器主電路結(jié)構(gòu)及其工作原理

1、三電平逆變器的主電路結(jié)構(gòu)及其工作原理所謂三電平是指逆變器交流側(cè)每相輸出電壓相對(duì)于直流側(cè)有三種取值，正端電壓 (+vdc/2) 、負(fù)端電壓 (-vdc/2) 、中點(diǎn)零電壓 (0)。二極管箱位型三電平逆變器主電路結(jié)構(gòu)如圖所示。逆變器每一相需要 4 個(gè) igbt 開(kāi)關(guān)管、 4 個(gè)續(xù)流二極管、 2 個(gè)箱位二極管 ;整個(gè)三相逆變器直流側(cè)由兩個(gè)電容 c1、 c2 串聯(lián)起來(lái)來(lái)支撐并均衡直流側(cè)電壓， c1=c2。通過(guò)一定的開(kāi)關(guān)邏輯控制，交流側(cè)產(chǎn)生三種電平的相電壓，在輸出端合成正弦波。sa1c1da1sa2vdcnda2sa3c2sa4sb1db1sb2db2sb3sb4sc1dc1sc2ii bcpmsmi

2、adc2sc3sc4三電平逆變器的工作原理以輸出電壓 a 相為例，分析三電平逆變器主電路工作原理，并假設(shè)器件為理想器件，不計(jì)其導(dǎo)通管壓降。定義負(fù)載電流由逆變器流向電機(jī)或其它負(fù)載時(shí)的方向?yàn)檎较颉?l) 當(dāng) sa1，、sa2 導(dǎo)通， sa3、 sa4 關(guān)斷時(shí)，若負(fù)載電流為正方向，則電源對(duì)電容 c1 充電，電流從正極點(diǎn)流過(guò)主開(kāi)關(guān) sa1、sa2，該相輸出端電位等同于正極點(diǎn)電位， 輸出電壓 u=+v dc/2; 若負(fù)載電流為負(fù)方向，則電流流過(guò)與主開(kāi)關(guān)管 sa1、sa2 反并聯(lián)的續(xù)流二極管對(duì)電容 c1 充電，電流注入正極點(diǎn)，該相輸出端電位仍然等同于正極點(diǎn)電位，輸出電壓 u=+v dc/2。通常標(biāo)識(shí)為所

3、謂的 “1狀”態(tài)，如圖所示。c1sa1da1sa2vdcnda2sa3c2sa4“ 1”狀態(tài)c1vdcnc2c1vdcnac2sa1da1sa2da2sa3sa4“ -1”狀態(tài)sa1da1sa2ada2sa3sa4“0 ”狀態(tài)a(2) 當(dāng) sa2、sa3 導(dǎo)通， sa1、sa4 關(guān)斷時(shí)，若負(fù)載電流為正方向，則電源對(duì)電容 c1 充電，電流從 o 點(diǎn)順序流過(guò)箱位二極管 da1，主開(kāi)關(guān)管 sa2:，該相輸出端電位等同與 0 點(diǎn)電位，輸出電壓 u=o;若負(fù)載電流為負(fù)方向，則電流順序流過(guò)主開(kāi)關(guān)管 sa3和箱位二極管 da2，電流注入 o 點(diǎn)，該相輸出端電位等同于 o 點(diǎn)電位，輸出電壓 u=0，電源對(duì)電容

4、 c2 充電。即通常標(biāo)識(shí)的“ 0”狀態(tài)，如圖所示。(3) 當(dāng) sa3、 sa4 導(dǎo)通， sa1、sa2 關(guān)斷時(shí)，若負(fù)載電流為正方向，則電流從負(fù)極點(diǎn)流過(guò)與主開(kāi)關(guān) sa3、sa4 反并聯(lián)的續(xù)流二極管對(duì)電容 c2 進(jìn)行充電，該相輸出端電位等同于負(fù)極點(diǎn)電位，輸出電壓 u=-v dc/2;若負(fù)載電流為負(fù)方向， 則電源對(duì)電容 c2 充電，電流流過(guò)主開(kāi)關(guān)管 sa3、sa4 注入負(fù)極點(diǎn)，該相輸出端電位仍然等同于負(fù)極點(diǎn)電位，輸出電壓 u=-v dc/2。通常標(biāo)識(shí)為“ -1”狀態(tài)，如圖所示。三電平逆變器工作狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換相鄰狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)有一定的時(shí)間間隔，稱之為死區(qū)時(shí)間 (deadtime)，即從“ l”到“0”的

5、過(guò)程是 :先關(guān)斷 sa1，當(dāng)一段死區(qū)時(shí)間后 sal 截止，然后再開(kāi)通 sa3;從“ 0”到“ -1”的過(guò)程是 :先關(guān)斷 sa2，當(dāng)一段死區(qū)時(shí)間后 sa2 截止，再開(kāi)通 sa4?！?l”到“ 0”以及“ 0”到“ l”的轉(zhuǎn)換與上述類(lèi)似。如果在 sa1，沒(méi)有完全被關(guān)斷時(shí)就開(kāi)通 sa3，則 sa1、 sa2、sa3 串聯(lián)直通，從而直流母線高壓直接加在 sa4 上，導(dǎo)致 sa4 毀壞。所以在開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)控制上， 一定的死區(qū)時(shí)間間隔是必要的。同時(shí)需要注意的是，這三種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換只能在“ 1”與“ 0”以及“ 0”與“ -1”之間進(jìn)行。決不允許在“ 1”與“ -1”之間直接轉(zhuǎn)換，否則在死區(qū)時(shí)間里，一相四個(gè)開(kāi)