二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法

二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法 本文介绍了一种适用于单相对称三电平逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法，该方法可以实现单相三电平逆变器的高品质输出电压。该方法将单相空间矢量图分为 4 个区间，根据伏秒平衡原理，利用区间内的两个电压矢量实现对参考电压矢量的合成。 多电平逆变器是当前高压大功率应用领域的热点技术之一，相对于两电平逆变器，它具有输出电压更接近正弦波、降低器件的耐压等级和减小器件的开关损耗等优点。在电力、冶金、矿山、石化等中高压大功率场合得到了广泛应用。 本文提出的 SVPWM 方法可以解决单相对称三电平逆变器的直流侧电容中点电位波动问题，该问题是传统单相多电平逆变器的一大缺点。该方法借鉴了三相 NPC 型逆变器 SVPWM 方法的思想，将其引入到单相 NPC 型逆变器中，提出了一种单相三电平 NPC 型空间矢量脉宽调制方法。 单相对称三电平 NPC 型逆变器的主电路拓扑结构由 8 个功率开关器件和 4 个钳位二极管构成，每相桥臂可以输出 3 个电平：+E/2，0 和-E/2，逆变器输出电压 UAB 有 5 个电平状态：±E、±E/2 和 0。单相不对称三电平逆变器拓扑结构由 6 个功率器件和 2 个钳位二极管构成，其中 A 桥臂为半桥二极管钳位型逆变器结构，B 桥臂为传统两电平半桥逆变器结构。 单相对称三电平逆变器共有 9 个工作状态，根据每个工作状态对应的输出电压 UAB 的大小，定义 PN 和 NP 为大矢量，PO、OP、ON 和 NO 为小矢量，而 PP、OO 和 NN 为零矢量。单相不对称三电平逆变器只有 6 个工作状态。 本文还介绍了 SVPWM 方法在单相三电平逆变器中的应用，根据电压矢量的模长大小，将单相三电平空间矢量图分成 4 个区间，根据参考电压矢量 V 所在的区间，选择该区间内的两个电压矢量进行合成。逆变器输出电压 UAB 为矢量 V 在 α 轴上的投影，矢量 V 的模长|V|=ME，且矢量以角频率 ω 逆时针旋转。 本文的研究结果表明，提出的 SVPWM 方法可以实现单相三电平逆变器的高品质输出电压，并且可以解决单相对称三电平逆变器的直流侧电容中点电位波动问题。