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电平逆变器的控制方法特别是H桥级联式多电平逆变器的控制方法,大多采用三角载波移相(PS)PWM控制法。这种控制方法有以下优点:
①在任何的调制比M下(任何基波频率下),输出电压保持相同的开关频率。而其他的三角载波PWM控制方式在调制比M降低时,会出现部分H桥单元没有PWM电压输出,造成输出电压开关频率的下降,使得输出电压的谐波含量增加。
②H桥单元之间不存在输出功率不平衡的问题。因为在三角载波移相PWM控制方式下,各级之间的输出电压的PWM波形基本一致。而其他控制方式则会出现不一致,使得不同级层的H桥单元的功率不同。
③与主电路的模块化结构相一致,三角载波移相PWM方式中针对各个H桥单元的载波和调制波也呈现模块化结构。
④对于同样的三角载波频率,三角载波移相(Ps)方式的输出电压频率是载波频率的N倍(N为串联H桥单元个数,三角载波互差180°N)2。
本文所研究的逆变器由两个全桥模块级联而成。对于两模块级联型H桥拓扑,需要4列互差90°的载波来实现(PS)PWM调制方法,载波与正弦调制信号比较得到的8路脉冲信号来驱动8个IGBT,得到五电平输出。
本文级联型逆变器的具体调制方法如下:
(1)初始相位为0°的三角载波U1与调制波si
比较得到脉冲信号G1驱动左半桥上开天管V1,与G1互补的脉冲信号GN1驱动左半桥下开关V2;
(2)初始相位为90°的三角载波U2与调制波si
比较得到脉冲信号G2驱动右半桥下开天管V4,与G1互补的脉冲信号GN2驱动右半桥上开关V3;
(3)初始相位为180°的三角载波U3与调制波si
比较得到脉冲信号G3驱动左半桥上开天管V5,与G1互补的脉冲信号GN3驱动左半桥下开关V6;
f(4)初始相位为270°的三角载波U4与调制波si
比较得到脉冲信号G4驱动右半桥上开天管V8,与G1互补的脉冲信号GN4驱动右半桥下开关V7。
综上所述,U1~U4,4列载波分别和一列正弦波调制波相交后按时序给V1、V5和V4、V8,其互补信号分别给V2、V6和V3、V7。具体的信号分配情况如图2、表1所示。图2单相五电平信号时序图
表1信号分配表
3谐波分析
由于电力电子器件在电网中的运用,谐波问题是不容忽视的3。理想的正弦波电压可表示为:
u(t)■Usi
(ωtφ)(1)
当理想的正弦波施加在非线性电路上时,对于周期为T的电压可分解为傅里叶级数:
u(ωt)a■■(a■cos
ωtb■si
ωt)(2)
谐波次数为谐波频率和基波频率之比,为了方便分析,
次谐波含有率表示为:
HRI■■×100(3)
电流谐波总畸变率表示为:
THD■■×100(4)
r
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