三電平逆變器死區(qū)補(bǔ)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?fù)潆娐返墓ぷ髟怼⑷娖讲⒕W(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)建模和控制器設(shè)計(jì)、幾種常用的調(diào)制方法。
　　文章詳細(xì)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(jī)理和影響,并深入研究當(dāng)了前三電平逆變器死區(qū)補(bǔ)償算法和無(wú)死區(qū)調(diào)制算法并分析其缺陷,提出一種基于電流預(yù)測(cè)的無(wú)延時(shí)三電平死區(qū)補(bǔ)償算法。針對(duì)電流在零點(diǎn)附近反復(fù)穿越過(guò)零點(diǎn)和離散采樣導(dǎo)致電流方向誤判斷的問(wèn)題,提出利用三相調(diào)

2、制波和逆變器回路方程預(yù)測(cè)一個(gè)控制周期內(nèi)的實(shí)時(shí)電流波形來(lái)判斷電流方向。在電流方向不會(huì)發(fā)生改變的區(qū)間采用無(wú)死區(qū)控制策略,反之采用有死區(qū)加死區(qū)補(bǔ)償?shù)目刂撇呗?。針?duì)傳統(tǒng)死區(qū)補(bǔ)償算法存在半個(gè)死區(qū)時(shí)間延時(shí)的缺點(diǎn),在三角波上升沿和下降沿分別進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償。仿真結(jié)果證明采用的無(wú)死區(qū)和有死區(qū)相結(jié)合的補(bǔ)償算法能夠有效消除死區(qū)影響、改善電流波形。同時(shí)搭建了三電平并網(wǎng)逆變器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)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(fù)二極管要產(chǎn)生,包括通態(tài)功率損耗和開(kāi)關(guān)功率損耗,功率損耗的精確計(jì)算對(duì)于變流器的設(shè)計(jì)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(jì)算方法:首先,根據(jù)電流、電壓關(guān)系確定器件導(dǎo)通規(guī)律;其次,計(jì)算出導(dǎo)通器件在不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)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(kāi)關(guān)損耗與電流的線性方程;最后,采用MATLAB通過(guò)連續(xù)建模法和離散建模法兩種不同建模方法建模計(jì)算功率損耗。連續(xù)建模法:首先,推導(dǎo)出通態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗與各種參數(shù)有關(guān)的表達(dá)式;其次,用MATLAB建立了損耗計(jì)算模型,畫(huà)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(duì)較大,并且受調(diào)制策略的限制,必須知道調(diào)制波