提出一種單相電壓源中點箝位開關電容多電平逆變器,該逆變器利用直流母線箝位電容對電源電壓進行分割,通過控制電源與電容的串并聯(lián)實現(xiàn)逆變器多電平輸出,并且可以通過擴展進一步提高逆變器的輸出電平數(shù)量和電壓增益。為實現(xiàn)電容的電壓平衡,同時降低其電壓紋波,逆變器的調(diào)制過程考慮了開關的冗余狀態(tài),且開關管之間互補工作,調(diào)制策略簡單。對所提逆變器的工作原理、調(diào)制策略、電容電壓及相關參數(shù)進行了詳細分析,并給出了拓撲結構的擴展方法。最后,分別通過仿真和實驗,對所提逆變器的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能進行了驗證。 

【文章來源】：電力自動化設備. 2020,40(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

所提逆變器的拓撲結構

圖2為電容在逆變器一個輸出周期內(nèi)的工作波形，其中第一圖為M=0.9時逆變器輸出的理想電壓波形。圖中，VCa、VCb、VC1分別為電容Ca、Cb、C1電壓值；Δt Ca、Δt Cb、Δt C1分別為電容Ca、Cb、C1最大連續(xù)放電時間。從圖中可以看出，在載波層疊調(diào)制的固定調(diào)制比下，逆變器的輸出電平在正負半周期是相互對稱的，且各對稱電平的輸出占空比相等，因此逆變器在正半周期輸出電平為Vdc/2和3Vdc/2時，分別與負半周期輸出電平為-Vdc/2和-3Vdc/2的時間對稱相等。根據(jù)伏秒平衡原則，只需選用合適的開關冗余狀態(tài)，保證在逆變器工作的正負半周期電容Ca和Cb充放電狀態(tài)的對稱互補性，即可實現(xiàn)二者在整個工作周期的電壓平衡。同時，為了盡可能地降低兩分壓電容的電壓紋波，本文選擇在逆變器的一個輸出周期內(nèi)，控制電容Ca與Cb交替充放電的工作方式以減小其連續(xù)放電時間。所提逆變器選用的開關狀態(tài)和電容充放電狀態(tài)如表1所示。

當逆變器前級開關管S1和S4導通、S2和S3關斷時，母線直流電源放電，提供所需的輸出電平Vdc；當拓撲前級開關管S1和S3導通、S2和S4關斷時，母線電容Ca放電，提供所需的輸出電平Vdc/2；當拓撲前級開關管S2和S4導通、S1和S3關斷時，由母線電容Cb放電，提供所需的輸出電平Vdc/2。當逆變器的輸出電平為±Vdc時，拓撲中間級開關管Sj1和Sj3導通，Sj2關斷，電容Cj與直流電源處于并聯(lián)狀態(tài)（j=1,2，…，n，其中n為擴展開關電容單元的總數(shù)），并被充電至電源電壓Vdc。從以上分析可知，當逆變器工作時，直流母線電路可提供的電平為Vdc/2和Vdc，每級開關電容電路可提供的電平均為Vdc。通過選擇合適的直流母線電路放電方式和開關電容的串聯(lián)數(shù)量，然后經(jīng)過后級全橋電路的輸出極性轉(zhuǎn)換，在負載側可以獲得0、±Vdc/2、…、±（n+1)Vdc共4n+5個輸出電平。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]單相二極管箝位三電平逆變器死區(qū)時間補償技術[J]. 羅登,林宏健,舒澤亮.  電力自動化設備. 2018(08)
[2]光伏微型逆變器拓撲結構研究與分析[J]. 汪飛,徐新蔚,吳春華.  電力自動化設備. 2018(03)
[3]二極管箝位三電平逆變器共模電壓抑制技術[J]. 呂佃順,許洪華.  電力自動化設備. 2018(01)
[4]一種新型七電平有源中點鉗位型逆變器的拓撲結構及其換流策略[J]. 繩偉輝,葛瓊璇.  中國電機工程學報. 2017(23)
[5]級聯(lián)多電平H橋逆變器的同相層疊型SPWM脈沖分配方法[J]. 章勇高,熊健.  電力自動化設備. 2017(07)
[6]面向歐洲效率增強的在線拓撲可變型光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)[J]. 駱林松,田慧欣,吳鳳江.  電力自動化設備. 2016(10)
[7]一種具有高性價比的五電平逆變器拓撲[J]. 張云,孫力,吳鳳江,嚴冬.  電機與控制學報. 2008(04)
[8]一種新型四象限級聯(lián)型多電平逆變器拓撲[J]. 吳鳳江,趙克,孫力,張云.  電工技術學報. 2008(04)
[9]一種新型混合級聯(lián)不對稱多電平逆變器[J]. 韓金剛,湯天浩,譚新元.  電工技術學報. 2007(12)



本文編號：3465802