五电平电压源逆变器的仿真控制.pdf

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1、2016年第1期煤矿机电·41·杨凡，安金龙，满凯凯．五电平电压源逆变器的仿真控制[J]．煤矿机电，2016(1)：4143，47．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2016．01．010五电平电压源逆变器的仿真控制杨凡，安金龙，满凯凯(河北工业大学电气工程学院，天津300130)摘要：目前多电平逆变器大量应用在高压大容量交流传动以及电力系统领域，针对三电平电压源逆变器输出的电压谐波分量高的问题，采用了二极管钳位五电平电压源逆变器。分析了五电平逆变器的矢量调制基本原理，通过MATLAB／SIMU

2、LINK软件平台对三电平与五电平逆变器进行仿真比较，证明了五电平逆变器的优点与可行性。关键词：五电平逆变器；矢量调制；谐波分量；MATLAB仿真中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1001—0874(2016)01—0041—04SimuIatiOnCOntrOlOfFiVe-LeVeIVOItageSOurceInVerter№昭此n，An^nZo昭，讹n‰托i(SchoolofElectricalEngineering，HebeiUniversityofTechn0109y，Tianjin3001

3、30，China)Abstract：Atpresent，ala唱enumberofinVenersaI℃widelyusedinhighvoltageandlargecapacityACtransmissionandpowersystem，aimingattheproblemofhighvoltageha珊oniccomponentoftheoutputvoltageofthreeleVelVoltagesourceinverterishigh，diodeclamped6ve—levelvoItagesourc

4、einverterisadopted．AnalyzesthebasicprincipleofVectormodulationfbr6Ve—leVelinverter，comparesthethree-levelinverterandfive-levelinverterbyMATLAB／SIMULINKsoftwareandpmvestheadvantagesandfeasibilityofthe6ve-levelinvener．KeywOrds：6ve一1evelinverter；vectormodulatio

5、n；ha舢oniccomponent；MATLABsimulation0引言随着电力半导体、计算机技术的应用、自动控制和集成电路的发展，多电平逆变器已成为众多热门的研究方向之一。目前多电平逆变器在高压大容量交流传动以及电力系统领域应用非常广泛。文献[1]分析了三电平矢量调制的基本原理与算法，证明了三电平逆变器的优点与可行性。由于谐波分量较大，IGBT承受的回路电压较大，易损坏。文献[2]阐明了通过增加逆变器的电平数，使得输出的电压形成多级的阶梯型波形，可削减谐波畸变的数目。在三电平逆变器的基础上对五电平逆变器进

6、行建模与仿真，表明了五电平逆变器相对三电平逆变器有许多改进：谐波含量低、逆变效率高、输出电压的幅值和相位更易调节。因此，本文采用五电平逆变器，运用SVPwM对异步电动机进行控制。通过MATLAB中的SIMU．uNK仿真，搭建模型进行更改优化，对研究五电平逆变器在交流传动的应用有重要意义。1五电平逆变器的拓扑结构和工作原理图1所示为一个三相二极管箝位型的五电平逆变电路的基本结构。设置其直流侧的电压为％，并且将电压分压到四个相同的分压电容C。、c：、C，、c。上，使每个电容的电压控制在％／4，则每一个电容可以看做值

7、为％／4的直流电压源。再以A相为例，每个含有8个功率开关，在某一个时刻只有4个开关器件处于导通状态，而另外4个则处于关断状态，通过不同的开关状态的组合，得到输出为五种电平的电压。其还含有6个箝位二极管仞小仞小Ⅷ以和仞：。、佃：：、Ⅷ：，，它的作用是使每一个开关管承受的电压强制箝位为单个电容电压。·42·煤矿机电2016年第1期图1所示的电路的工作模式以a相输出电压u砷为例，通过表1具体阐明多电平输出的阶梯型电压与逆变器中的开关状态的关系。其中“1”为开关导通，“0”为开关关断。图1三相二极管箝位型五电平逆变器电

8、路拓朴图表1五电平逆变器a相开关状态与输出电压关系表abC2五电平逆变器的SVPwM控制策略多电平逆变器由功率开关元器件的电压嵌位方式的不同，分为电容嵌位式、二极管嵌位式和级联式三种形式。多电平逆变器的控制策略已成为决定其性能的一个重要方面，目前电压空间矢量PwM技术因其具有控制简单、效果好的特点在多电平逆变器中得到重视。2．1空间矢量分析空间电压矢量(SpaceVector)PWM法