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学术简报︱单相级联七电平逆变器拓扑结构及其

发布时间:2019-11-23 08:07
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  羼杂级联型众电平逆变器将众个区别输入电压H桥单位实行级联,或者是将区别的电途拓扑单位实行级联竣工众电平体系。羼杂级联逆变器比拟守旧CHB电途,能以较少的开闭管和直流电源竣工更众的电平输出。

  本文提出了一种单相级联七电平逆变器。该逆变器拓扑诈欺少量的开闭器件竣工众电平输出,简化了逆变器拓扑布局,且诈欺升压电途拓展了逆变器的输入电压规模。

  该逆变器由三电平Boost电途和六开闭逆变电途组成,诈欺三电平Boost电途调度中点电位,使得中央母线,为竣工七电平输出供应电位前提。相看待守旧众电平拓扑,该拓扑行使较少的开闭器件,简化了电途布局。

  模块化众电平变换器(Multilevel Modular Converter, MMC)是一种新型级联型众电平变换器,它除了具有CHB的便宜外,只需单平昔流电源供电,不需求输入变压器就可能竣工高压输入和高压输出。

  其它,尚有少许其他羼杂类型众电平逆变器。而这些新型逆变珍视要是运用正在高压大容量场所,逆变器拓扑布局仍相对纷乱,有源开闭管以及无源器件行使得比力众。而正在航空航天电源、漫衍式光伏发电、不间断电源等范畴则央求逆变用具有高功率密度和高效劳等特色。

  近年来,运用最广博的众电平逆变器拓扑重要是H桥级联型(Cascaded H-Bridge, CHB)、二极管中点钳位型(Neutral Point Clamped, NPC)和飞跨电容(Flying Capacitor, FC)型三类众电平逆变器电途。跟着电平数增加,NPC电途需求豪爽钳位二极管,且需求对母线中的众个电容电压实行均压支配。

  正在前级电途辞别扶植一个直流电压环和一个电容过失电压环,调度中央母线电压及电容电压比,当电容电压比支配为1 2时,就或许安靖输出七电平。正在直流电压支配器中引入输出电流前馈支配,用于减小母线电压中二倍工频纹波电压,从而低重输出电压畸变率。末了对提出的逆变器电途以及相应的支配战术实行了仿真和测验验证。

  由电途就业道理解析得知,电容电压的支配成就是逆变器牢靠运转的环节,通过解析获得TL-Boost电途小信号模子,针对该体系模子的特点,实行合理简化后,低重了模子纷乱度。采用直流电压环和电容过失电压环辞别支配母线电压和电容电压占比,以此低重了支配纷乱度,且到达理思支配成就。

  相对两电平逆变器来说,众电平逆变器正在减小无源元件体积和低重开闭电压应力等方面阐扬出很大上风,所以,正在闭于众电平逆变器的酌量和运用方面平昔正在不断实行。众电平逆变器素质上是通过支配串联正在直流电源上的功率开闭来爆发高质地的阶梯电压波形。而输出电能质地则跟着电平数的弥补而降低,但这也会导致功率开闭数目的弥补,从而会弥补体系本钱和支配纷乱性并低重团体效劳。

  针对这些运用范畴,有学者辞别提出了简化的电途布局竣工单相众电平输出,不过需求弥补中点均衡电途或者行使纷乱的中点电位均衡算法。有学者提出基于开闭电容道理的众电平逆变器,该类电途具有电容自均压、相对开闭频率低、电途布局简化等便宜,但存正在电流应力大、输出功率束缚等短处。

  为了或许处理这些守旧众电平所存正在的上述题目,很众学者接踵提绝伦种针对区别运用场所的校正型众电平逆变电途。有源中点钳位(Active NPC, ANPC)拓扑行使可控的开闭器件代庖钳位二极管,降低了体系支配自正在度,补充了二极管钳位型拓扑和电容钳位型拓扑的电容电压不均衡的短处。

  本文正在对众种新型众电平逆变电途解析的根本上,提出了一种单相级联七电平逆变器。从电途布局和就业道理的角度解析所提出的逆变器,采用载波层叠脉宽调制(Pulse-Width Modulation, PWM)战术,删除低次谐波含量。

  飞跨电容型众电平电途需求豪爽的悬浮电容,倒霉于减小体系体积和降低牢靠性,况且对众个电容电压均衡支配加大了支配纷乱度。看待H桥级联型电途,则大大弥补了障碍联络变压的二次侧线圈数目。这些成分都限制了这些拓扑向更高电平扩充。

  因为中央母线电容电压支配成就是体系牢靠运转的环节,因此正在商议电途拓扑的运转机理的根本上,设备直流侧电压支配体系数学模子,并据此提出一种电压支配法子,从而竣工逆变器支配体系的有用运转。末了,借助体系仿真与测验验证了所提电途拓扑的可行性以及外面解析的无误性。

  西安理工大学自愿化与音信工程学院、西安理工大学陕西纷乱体系支配与智能音信解决中心测验室的酌量职员张琦、李江江、孙向东、安少亮,正在2019年第18期《电工时间学报》上撰文,针对守旧众电平逆变器布局纷乱等题目,提出一种单相级联七电平逆变器拓扑及其支配式样。

  针对逆变器的二次纹波影响,直流电压环采用基于输出电流前馈的双闭环支配战术,减小了直流电压中二次纹波,竣工了直流电压安靖。通过体系仿真与测验结果验证了所提电途拓扑的可行性以及外面解析的无误性。返回搜狐,查看更众

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