PDF《级联 H 桥多电平变流器优化调制算法研究》

0 V 时, 控制其中一个功率单元导通, 其余四个单元截 止, 输出相电压为 E =

690 V, 当电网电压大于

690 V 时, 控制其中两个功率单元导通, 其余三个单元截止, 输出相电压等于 2E, 当电网电压大于 690*

2 V 时, 控制其中三个功率单元导通, 其余两个单元截止, 输 出相电压为 3E, 当电网电压大于 690*

3 V 时, 控制 其中四个功率单元导通, 一个单元截止, 输出相电压 为4E;

当电网电压大于

690 *

4 V 时, 控制五个功率 单元全部导通, 输出相电压为 5E. 这种调制算法的优点是实现简单, 开关频率低、 损耗小, 主要缺点是输出谐波大 [ 7] .

2 优化调制算法 针对传统的多载波相移调制技术开关频率高, 开 关损耗大的缺点, 融合 CPS -SPWM 和阶梯波算法的 优点, 介绍一种优化调制算法: 始终保持 1个功率单 元采用载波相移控制.当采集到的电网电压 0<

US <

E 时, 载波相移控制其中一个功率单元运行, 其余 四个单元阶梯波控制截止;

当电网电压大于 E <

US <

2E 时, 阶梯波控制其中一个功率单元导通, 输出为 t 研究报告t 仪器仪表用户 欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息 EIC Vo.l

18 2011 No .

1 9 E, 三个单元截止, 输出为

0 , 载波相移控制控制其中 一个功率单元运行;

当电网电压 2E <

US <

3E 时, 阶 梯波控制其中 2个功率单元导通, 输出为 2E, 两个单 元截止, 输出为

0 , 载波相移控制一个功率单元运行;

当电网电压 3E <

US <

4E 时, 阶梯波控制其中 3个功 率单元导通, 输出为 3E, 一个单元截止, 输出相电压 为0, 载波相移控制一个功率单元;

当电网电压 4E <

US <

5E时, 阶梯波控制 4个功率单元导通, 输出电压 为4E, 载波相移控制一个功率单元.这样始终只有

1 个功率单元采用载波相移控制, 开关次数减少了, 开 关损耗也就变小了, 而且输出的电压, 电流波形同多 载波相移控制的非常相似, 谐波很小. 图 3为应用优化调制算法的五单元串联逆变器 的仿真框图: 该仿真系统主要由多路移相三角波、 改 进的阶梯波调制算法、 基本功率单元、 和负载组成. 其中三角波是由积分模块和延迟模块相互串接生成 的;

subsystem 模块是阶梯波算法的改进, 其输入 sine w ave1(幅值为

3450 , 频率为

50 H z)为采集的电网电 压, 常量 690输入为多相电机内部各个绕组的理想电 压值;

基本功率单元是由按照西门子的 I GBT模块参 数设定的 I GBT元件搭建的;

负载为感性负载. 图3优化调制算法仿真框图

3 仿真结果对比分析 使用 M atlab/Sm i u link对 5单元串联逆变器进行仿 真, 调制算法分别采用多载波相移调制技术、 阶梯波调 制和改进的优化调制算法.在仿真系统中, 正弦波的调 制频率设置为

50 H z , 三角载波的频率分别设置为

5000 Hz , 调制比M 设置成

019 , 每个 H 桥的独立电源 E=

690 V, 负载为

8 .

6 mH 的电感和

171258 的电阻.以下为

2 个仿真周期的输出结果.其中, 图4( a)是输出电压波 形;

图4( b)为输出电流波形;

图4( c)为电流谐波总畸变 率(THD);

图4( d)为 1个开关管的功率损耗. 图4多载波相移调制算法输出结果 图5阶梯波控制算法输出结果 图6改进调制算法输出结果 仿真结果分析: 对比图

4 、 图