三電平三相逆變器27空間矢量速記法.doc

1、三相三電平逆變器空間電壓矢量速記法張慶范山東大學(xué)二極管中點(diǎn)箝位式NPC(NeutalPohtChmped)三相三電平逆變器,每相橋臂有四個(gè)電力電子器件、丁2、丁3、T,四個(gè)續(xù)流二極管D】、D2.D3D4,二個(gè)箝位二極管D5、D6o每相橋臂可以安排三種開關(guān)狀態(tài),假設(shè)用Sa、Sb、Sc表示A、B、C三相橋臂的開關(guān)狀態(tài),那么Sa、Sb、Sc應(yīng)是三態(tài)開關(guān)變量.用Sa變量表示A相橋臂開關(guān)狀態(tài).石T1、T2斷,T3、T4通,Sa=0,A接電源負(fù)端,VaO、=D右T1、I斷,丁2、丁3通,Sa=0,A接電源.端,Na.、二0假設(shè)丁3、T4斷,T1、丁2通,Sa=0,A接電源正端,Va.、=十VA相橋臂開關(guān)S

2、a開關(guān)變量狀態(tài)CCC.Oala0oa2(r2)oa3(r3)oa4(TOAOV輸出電壓oa開關(guān)狀態(tài)1100+VD/22P011001000110N定義三相橋臂三態(tài)開關(guān)變量SaSbSc,每相橋臂開關(guān)Sa、Sb、Sc都有三種開關(guān)狀態(tài)0、1、2或N、0、P,1、0、1.S=0、1、2s0、1、2S0、1、2ab=c=2Sa2Sb2sc111000三相三電平逆變器共有3:2；林開關(guān)狀態(tài).開關(guān)狀態(tài)為SSabSc3,每一種開關(guān)狀態(tài)SaSbSc都對應(yīng)一組確定的電壓Va.、VboV,從而對應(yīng)一個(gè)確定的空間電壓矢量VocO(Sa對應(yīng)的27個(gè)特定空間電壓矢量是V、V、V,定義矢量0126SbSc)矢量為Vo(OO

3、O),Vi(001),V2(002),V3(010),v4(pll),v5(012),V6(020),V7(021),VQ22),V(100),V(101),V(102),V(110),V(111),V(112),V101112131415120),V16(121),V17(122),V18(200),V19(201),V20(202),V21(210),V22(11),V24(220),V25(212),V26(221),V27022).以上用文字表達(dá)的方法記住這27種空間電壓矢量,確實(shí)是件不容易的事,不如創(chuàng)造一種新的快速記憶方法一一空間電壓矢量速記法.空間電壓矢量速記法C相3歹|J9行0、

4、1、2B相9行3歹!J0、1、2A相9行3列0、1、2oSaSbScSaSbScSaSbScVO000001002V3010011012V6020021022V9100101102V1211011111218200201202V21210211212V24220221222A相輸出端A對電源終點(diǎn)0的電壓Va0可用A相開關(guān)變量Sa與直流輸入電壓Vd表示.Va0=(Sa-1)2Sa=0、1、2,Va.=Td、0、+Vd.輸出線電壓為：Vab=Vao-Vb0=(Sa6b)力O3 .DC/DC變換電路直流斬波電路Buck降壓斬波電路Boost升壓斬波電路BuckBoost兩象

5、限可逆直流斬波電路四象限直流斬波電路fe多電平變換器的根本單元3根本單元的串聯(lián).根本單元的并聯(lián)圖1-14多電平變換器的根本單元及其串、并聯(lián)4 .DCAC變換電路單相逆變電路畫出兩根本單元電路的并聯(lián)電路圖;三相逆變電路畫出三根本單元電路的并聯(lián)電路圖;三相電壓型逆變器匕孕史料,史如史本口一,上A么HX.3r與父2丁父22弋2S5一Q(a)三和逆變也略180守中.波形(c):向膨他岐(eT$T而Tj$通等舊電路(f)TbTT工守湖凈值電路(J)星膨負(fù)球(名心丁21廿通舞m1日蹈NQ(一電路B軸/V第冊區(qū)c軸(b)空間矢量VA軸BN(c)矢吊匕(101)的電路通志開關(guān)器件T=叫CQ-VB軸2(010)

6、3(011)5-第3扇區(qū);2r也小了3第4康區(qū)匕1(001)C軸第56(110)第1,2rio崩區(qū)*一A軸4(100)第6扇區(qū)區(qū)匕5(101)(d)6個(gè)特定矢最(b)三相二電平逆變電iffi電球矢量rIi(c)三相二電平逆變電路電樂波形(d)三和三電平逆變電蹄電壓波形三相三電平逆變器利用兩個(gè)儲BT器件(兩橋臂)串聯(lián)電路作為根本單元,設(shè)計(jì)EBT變換器電路.二極管箝位三電平三相電壓型(EBT)逆變器.畫出一相(兩根本單元電路的串聯(lián))主電路電路圖.Vo空間矢量PWM方法SVPWM多電平SVPWM方法和兩電平SVPWM方法一樣,是一種建立在空間矢量合成概念上的PWM方法.多電平SVPWM方法是由兩電平

7、SVPWM推廣所得到的.以三相三電平電路為例,它的每一相可輸出正P、零0、負(fù)N三種狀態(tài),如果將三相的3種狀態(tài)進(jìn)行組合,那么三相三電平逆變器可能輸出33=27種狀態(tài),由此可畫出三相三電平的六角形空間矢量圖,如圖1T8所示.V13HM)VI2H8(1-10)B(00R1)n01)VccAD10V18(10-l)V10(0-ll)V-11)V15(-11-1)V16(01-1)V17(ll-1)V5X)10)V1/100rl-1)V7X1-1-1)V14H10)V6(00-1)2其中24種為非零矢量有六種空間位置重合,3種零矢量,這24種非零矢量將圓周分為12個(gè)30區(qū)域兩電平是6個(gè)60區(qū)域o并且空間

8、電壓分量的模不再是如兩電平中固定為直流側(cè)電壓Vdc,而是有Vdc、3Vdc/2.Vdc/2三種情況.因此,可以認(rèn)為多電平逆變器空間電壓矢量法的限制思想與兩電平SPWM是一致的：對某一個(gè)參考電壓矢量,用所在區(qū)域相應(yīng)的電壓矢量適時(shí)合成,切換所得.不同點(diǎn)在于多電平SVPWM的電壓矢量更“密集,模大小可選擇的種類更多,合成時(shí)“過渡更自然,所合成磁鏈更接近圓磁場,因而限制更精確,輸出電壓諧波更小.空間電壓矢量法是一種較為優(yōu)越和應(yīng)用廣泛的多電平逆變器PWM方法,其優(yōu)越性表現(xiàn)在：在大范圍的調(diào)制比內(nèi)具有很好的性能；無需其它限制方法所需存儲的大量角度數(shù)據(jù)；直流電壓利用率高等.當(dāng)然這一方法應(yīng)用在五電平以上的場合,

9、會存在限制算法過于復(fù)雜的問題.(C)輸HI電壓波形圖(a)電路結(jié)構(gòu)(b)零態(tài),&二0Tj、T*導(dǎo)通,T、T2葦止(c)l態(tài)pSa/、T3導(dǎo)通,TpT4截止Ntxq(d)2態(tài),$產(chǎn)2T*Tj導(dǎo)通,T/Tq截止LL1.二極管箝位型多電平逆變器睡7圖1-1所示是二極管箝位型五電平逆變器的單臂電路結(jié)構(gòu).分壓電容ClC2C3c4,因此,VclVc2Vc3Vc4；每相橋臂有8個(gè)開關(guān)器件siS8串聯(lián),每4個(gè)開關(guān)器件同時(shí)處于導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài),其中Sl,S5、62,S6、S3,S7、64,S8為互補(bǔ)工作的開關(guān)對,也即當(dāng)其中的一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí),另一個(gè)一定關(guān)斷；反之亦然；Del,Del,Dc2,Dc2,Dc3,Dc3為箝位二極管.五電平逆變器的輸出電壓及其對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)如表所示.對于n電平的二極管箝位型逆變器拓?fù)?每個(gè)橋臂需要n-1個(gè)直流分壓電容,2n-1個(gè)主開關(guān)器件,h-Dn-2個(gè)箝位二極管.通過組合三個(gè)相同的單臂電路,利用相同的分壓電容,可以容易得到三相電路,如圖12所示.O-1278191-11一DCELW一DCF,DclfDCLKNTMlITTdnz表1-1二極管箝位