单相全桥三电平逆变器控制和仿真

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1、单相全桥三电平逆变器的控制与仿真阳梦华，马海啸，叶海云（南京邮电大学，南京210046）摘要：该文提出了一种对称型的单相全桥三电平逆变器。本文主要由两个桥臂组成，且每个桥臂有四个开关管，每个开关管的电压应力只有输入电压的一半。文章详细介绍了一种正弦脉宽调制(SPWM)控制策略，由两个同相的三角载波和正弦调制波的正反相分别交接得到四个不同的脉冲信号，再结合稳定性好的双闭环控制策略，这种控制方法提高了单相全桥逆变器输出电压的外特性。通过MATLAB/Simulink的仿真，在SPWM双闭环控制策略的情况下，三电平逆变器的输出电压在负载波动时基本保持不变。同时验

2、证了单相全桥三电平逆变器的优点和SPWM双闭环控制策略的有效性。关键词：三电平；逆变器；SPWM；双闭环中图分类号：TM464文献标志码：B文章编号：ControlandsimulationofSinglesingle-phasefull-bridgethree-levelinvertercontrolandsimulationYangMenghua,MaHaixiao,YeHaiyun(NanjingUniversityofPostsandTelecommunications,Nanjing210046,China)Abstract:Thispaperp

3、roposesasymmetricalsinglephasefull-bridgethree-levelinverter.Thispaperismainlycomposedbytwobridgearmsandeachleghasfourswitches,sothevoltagestressofeveryswitchisjusthalfoftheinputvoltage.Thepaperintroducesasinusoidalpulsewithmodulation(SPWM)controlstrategyindetail,whichconsistsoftw

4、osymmetricaltriangularcarrierwavesandtheprosorconsofsinecomparetogetfourdifferentpulsesignals,andthencombiningwithcombinedtosteadydual-loopcontrolstrategy,andthestrategyimprovedstheexternalcharacteristicsofthethree-levelinverteroutputvoltage.BytheSimulinkmodelofMATLABsimulation,wi

5、ththedual-loopSPWMcontrolstrategy,thethree-levelinverteroutputvoltageessentiallyunchangedduringloadfluctuations.Theresultsverytheadvantagesofthethree-levelinverterandtheeffectivenessofdual-loopSPWMcontrolstrategy.Keywords:Tthree-level,Iinverter,SPWM,Ddual-loop———————————————基金项目：国

6、家自然科学基金（51107057）0引言随着电力电子技术的发展，多电平逆变器越来越多的成为人们关注的焦点。多电平逆变器拓扑结构适合中高压功率工业的应用，当与传统的两电平拓扑结构进行比较，多电平逆变器能够满足不断增加的额定功率并，这些优点主要因为多电平电路中电压的谐波畸变率减少了，电磁干扰减少了和电路的电能质量提高了[1]。一般多电平逆变器的开关数量多于两电平逆变器的开关数量，自然脉宽控制策略变得复杂了。典型的三电平逆变器结构主要有3种：H桥级联型、飞跨电容型和二极管钳位型。在各种多电平逆变器拓扑结构中，在中高功率应用场合中，最流行的拓扑结构是三电平中点钳位

7、型电压源逆变器，这个拓扑结构的优点是每个功率管和直流母线中的电容只要承受一半的直流母线电压，因此，这种逆变器能够处理两倍于两电平逆变器的电压和功率。然而这种拓扑结构的缺点是功率管的数量增加了，控制功率管的脉冲信号就要增加，自然控制策略复杂性就提高了[2]，需要提高整个拓扑电路结构的安全稳定性[3]，并且三电平逆变器由于两个分压电容的充放电效果的差异，促使了逆变器分压电容的中点电位的不平衡[4-5]。为了提高电能质量，减少输出波形的畸变率，使输出电压在输入波动和负载的变化时基本保持不变，提高系统的稳定性，文中提出的是对称型单相全桥三电平逆变器，控制方法采用稳

8、定性强和动态响应速度快的双闭环SPWM控制策略。1三电平逆变器拓扑