大功率IGCT三电平变流器空间矢量PWM调制算法

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1、2007年8月电工技术学报Vol.22No.8第22卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYAug.2007大功率IGCT三电平变流器空间矢量PWM调制算法11121绳伟辉李崇坚朱春毅王成胜兰志明（1.冶金自动化研究设计院北京1000712.中国科学院研究生院，中国科学院电工研究所北京100080）摘要在高压大容量交流传动系统中，由新型开关器件IGCT构成的大功率三电平中点钳位式变流器结构正在被广泛采用。由于IGCT器件具有比较低的开关频率，使得基于IGCT器件的变流器的调制方法与一般的基于IGBT的变流器有

2、很大的不同。本文详细阐述了电压空间矢量PWM方法（SVPWM）在三电平中点钳位式变流器（NPC）中的应用原理，并在一套基于IGCT的7.5MVA大功率三电平中点钳位式变流器上进行了验证，实验结果证实了理论分析的正确性。关键词：空间矢量PWM三电平IGCT中图分类号：TM46InvestigationonSpaceVectorPWMMethodforLargePowerThree-LevelConvertorEquippedWithIGCTs11121ShengWeihuiLiChongjianZhuChunyiWangChengshengLanZhiming（

3、1.AutomationResearchandDesignInstituteofMetallurgicalIndustryBeijing100071China2.TheChineseAcademyofScienceBeijing100080China）AbstractInhighvoltagelargepowerACdrivesystems,thethree-levelNPCconvertorsequippedwithIGCTsarewidelyusednow.ThemodulatemethodsforconvertorsequippedwithIGCTsha

4、vemuchmoredifferencefromthatequippedwithIGBTs.Inthispaper,theprincipleofspacevectorPWM(SVPWM)forthree-levelNPCconvertorisintroduced.Basedonthismethod,aexperimentiscarriedoutona7.5MVAthree-levelNPCconvertorsystemequippedwithIGCTs.Theexperimentalresultsshowthattheprincipleiscorrect.Ke

5、ywords：SVPWM,three-level,IGCT制算法中，电压空间矢量调制算法不仅可以降低开1引言关频率，提高电压利用率，而且在中点电压控制方[3-4]采用高压大电流的电力半导体开关器件和多电面也易于实现，非常适于大功率场合的应用。平的拓扑结构是中高压大容量变流器的有效解决方本文详细研究了三电平中点钳位式变流器电压案[1-2]。自1997年IGCT器件进入市场以来，其优空间矢量PWM调制算法，并对严重影响大功率良的特性在中高压大容量的场合极具竞争力。目前IGCT三电平变流器性能的最小脉宽问题和分段同国外著名的电器公司如ABB、Siemens、GE、A

6、nsaldo步调制问题进行了研究，提出一种根据调制比不同均推出了各自的基于IGCT的中高压大容量多电平改变矢量发送顺序的方法和一种带载波比平滑切换变流器。IGCT大有取代GTO的趋势。器的分段同步调制方法，解决了大功率IGCT三电三电平中点钳位式变流器在中高压大功率场合平变流器的调制方法问题、最小脉宽发送问题和普应用中相对于传统两电平变流器所表现出来的明显通分段同步调制方法段间切换时的过电流问题。该优势，引起了广泛的关注。各种适合于三电平的调算法在一套基于IPM的实验样机和一套基于IGCT的7.5MVA大功率三电平中点钳位式变流器上进行收稿日期2007-01-

7、29改稿日期2007-03-08了验证。2电工技术学报2007年8月2三电平中点钳位式变流器电压空间矢量3三电平中点钳位式变流器电压空间矢量控制原理调制算法三电平IGCT中点钳位式变流器逆变侧主回路下面将以Vref在第一扇区为例进行详细分析。如图1所示。如果Vdc1=Vdc2=Vdc/2，则三电平的每当Vref的角度大于60°时，可以类似地分析。图3相电压都有三个电平状态：+Vdc/2，0和−Vdc/2。为第一扇区内电压空间矢量作用时间的分配。图1三电平中点钳位式变流器逆变侧主回路Fig.1Maincircuitofathree-levelNPCinverte

8、r用公式来定义三电平的电压空间矢量为图