1、三电平逆变器三电平逆变器u二电平逆变器简介u三电平逆变器基本原理u三电平逆变器控制方法u二电平与三电平逆变器比较二电平逆变器三相电压型逆变器（六阶波形）原理图二电平逆变器工作情况当T1导通时，当T4导通时，Uan波形是幅值为Ud/2的方波，而B、C两相与A相似电压波形二电平二电平逆变器逆变器二电平逆变器电压波形三电平逆变器基本原理三电平逆变器原理图三电平逆变器基本原理 电路构成电容C1、C2主管T11T34,一般为IGBT等全控型元件，每一相均有4个串联而成钳位二极管D10D30，每一相两个反并联于上下桥臂的中间每相四个续流二极管D11D34，分别与每一相的四个功率开关元件反并联，当逆变开关由
2、导通状态变为截止时，为感性负载提供无功通路，维持电流继续在线圈中流动；当牵引制动时，续流二极管为再生电流提供通道，使其回流到直流电源二极管中性二极管中性点钳位电路点钳位电路三电平逆变器基本原理工作原理分析三电平逆变器每相4个功率开关元件，分3种开关工作模式,以A相为例：工作模工作模式式V11V12V13V14输出电输出电压压代号代号1通通通通断断断断Ud/2P2断断通通通通断断0O3断断断断通通通通-Ud/2N工作原理分析三电平逆变器每相4个功率开关元件，分3种开关工作模式,以A相为例：T11、T 12导通，T13、T14关断，则不轮电机负载的电流方向，A点的电位为 T112、T 13导通，T
3、1、T14关断，当负载电流为正时，形成OD10T12A通路，A点的电位为0(O)；当负载电流为负时，形成OD10T13A通路，A点电位为0(O)T13、T 14导通，T11、T12关断，则不轮电机负载的电流方向，A点的电位为三电平逆变器基本原理工作原理分析说明：功率开关只有以上三种组合，并且11和T14不能够同时开通T11和T13、T12和T14控制脉冲是互反的为了防止同一相上下两桥臂的开关元件同时导通而引起直流侧电源短路，逆变器中上述功率开关通断转换必须遵循先断后通的原则，即先给应关断的元件关断信号，待其关断后留一定的时间裕量，然后再给应导通的元件发出到通信号，在两者之间留出一个短暂的死区时
4、间，死区时间的长短根据开关元件的开关速度来决定三电平逆变器基本原理工作原理分析为了便于分析，定义三个理想开关函数：三电平逆变器基本原理工作原理分析工作原理分析三电平逆变器基本原理利用上述理想开关函数，每相桥臂电路结构可以利用上述理想开关函数，每相桥臂电路结构可以简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关S三电平逆变器基本原理工作原理分析三电平逆变器等效开关图三电平逆变器基本原理工作原理分析由 组成的电路共有333=27种组合，对应主电路有27种工作模式，开关状态及相应电压值如表所示三电平逆变器基本原理三电平逆变器基本原理三电平逆变器控制方法单脉冲控制输出交流量的每
5、半个周期中只有一块宽度可随控制角调节的矩形电压或电流脉冲，称单脉冲工作方式，即方波调制；其输出频率通过脉冲周期进行调节，而输出量的有效值由脉冲持续时间决定三电平逆变器控制方法单脉冲控制当=0时，逆变器各桥臂开关函数以及对应负载上a相输出电压波形为三电平逆变器控制方法单脉冲控制当030度时三电平逆变器控制方法单脉冲控制当=30度时三电平逆变器控制方法单脉冲控制当30度60度时三电平逆变器控制方法单脉冲控制 当=60度时，60度90度时三电平逆变器控制方法单脉冲控制三电平逆变器控制方法单脉冲控制由以上波形可以看出，当控制角060度时，波形变为不连续的脉冲波，谐波很大因此，在电力牵引传动系统中，逆变
6、器采用三电平主电路且机车运行于高速区时，方波控制角都会满足030度三电平逆变器控制方法SPWM控制，即采用多个不同宽度的脉冲波控制三电平逆变器控制方法SPWM控制采样方法自然采样规则采样三电平逆变器控制方法SPWM控制A、B、C三相调制波ua、ub、uc相位互差120度，uz为三角载波以a相为例，理想开关函数为三电平逆变器控制方法SPWM控制电力机车采用三电平逆变器时，在恒转矩区低速段时采用SPWM异步调制方式，以减少负载电机脉动转矩与噪声随着频率进一步提高转入分段同步SPWM方式，使得开关频率限制在一定的范围内，且载波频率变低后，在载波比为各个确定的范围内可以克服异步调制的缺点，保证输出波形
7、堆成而在恒功率区使用方波，以期获得较高输出电压三电平逆变器控制方法SPWM控制起动阶段SPWM异步调制波形电压空间矢量控制（SVPWM）基本思想：通过三相开关状态的组合转换，不仅控制电压空间矢量的幅值，而且控制磁链矢量在定子空间运动轨迹近似于圆，则所对应的三相电压必为对称且近于正弦。二电平与三电平逆变器比较二电平输出端对电源中点电位仅2个值，而三电平有三个值三电平逆变器输出端电压波形比二电平包含较小的谐波分量，脉动转矩降低与二电平相比，三电平逆变器中的开关器件所承受的电压是二电平的一半，为0.5Ud,元件耐压水平可降低一半；当采用相同耐压水平的功率开关元件时，三电平可承受更高的直流中间电压，从而提升电机功率二电平与三电平逆变器比较
