三電平逆變器死區(qū)補償與功率損耗研究.pdf

1、三電平逆變器適合應(yīng)用于要求諧波少、高電壓、大功率的領(lǐng)域。本文介紹了二極管鉗位式三電平拓撲電路的工作原理、三電平并網(wǎng)逆變器的數(shù)學建模和控制器設(shè)計、幾種常用的調(diào)制方法。
　　文章詳細分析了二極管鉗位式三電平逆變器死區(qū)效應(yīng)產(chǎn)生的機理和影響,并深入研究當了前三電平逆變器死區(qū)補償算法和無死區(qū)調(diào)制算法并分析其缺陷,提出一種基于電流預測的無延時三電平死區(qū)補償算法。針對電流在零點附近反復穿越過零點和離散采樣導致電流方向誤判斷的問題,提出利用三相調(diào)

2、制波和逆變器回路方程預測一個控制周期內(nèi)的實時電流波形來判斷電流方向。在電流方向不會發(fā)生改變的區(qū)間采用無死區(qū)控制策略,反之采用有死區(qū)加死區(qū)補償?shù)目刂撇呗?。針對傳統(tǒng)死區(qū)補償算法存在半個死區(qū)時間延時的缺點,在三角波上升沿和下降沿分別進行死區(qū)補償。仿真結(jié)果證明采用的無死區(qū)和有死區(qū)相結(jié)合的補償算法能夠有效消除死區(qū)影響、改善電流波形。同時搭建了三電平并網(wǎng)逆變器的實驗平臺,實驗結(jié)果驗證了算法合理有效。
　　變流器隨著其功率的不斷提升,功率器件的

3、損耗也急劇增加,效率成為大功率三電平變流器研發(fā)過程中的關(guān)鍵問題之一。二極管鉗位式三電平逆變器中功率損耗主要由IGBT和快恢復二極管要產(chǎn)生,包括通態(tài)功率損耗和開關(guān)功率損耗,功率損耗的精確計算對于變流器的設(shè)計和研發(fā)有至關(guān)重要的意義。本文研究了一種基于曲線擬合理論的三電平逆變器的功率損耗計算方法:首先,根據(jù)電流、電壓關(guān)系確定器件導通規(guī)律;其次,計算出導通器件在不同開關(guān)狀態(tài)時的占空比;再次,采用函數(shù)擬合得到特定溫度下IGBT和二極管的通態(tài)壓降和

4、開關(guān)損耗與電流的線性方程;最后,采用MATLAB通過連續(xù)建模法和離散建模法兩種不同建模方法建模計算功率損耗。連續(xù)建模法:首先,推導出通態(tài)損耗和開關(guān)損耗與各種參數(shù)有關(guān)的表達式;其次,用MATLAB建立了損耗計算模型,畫出三電平功率損耗關(guān)于不同參數(shù)的曲線。這種建模方法有助于分析功率損耗與調(diào)制度m、載波頻率fc、功率因數(shù)cosφ、器件參數(shù)等相關(guān)參數(shù)的關(guān)系,但是由于采用一次函數(shù)擬合器件特性曲線,誤差相對較大,并且受調(diào)制策略的限制,必須知道調(diào)制波