大功率NPCH桥变流器控制策略研究.pdf

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1、第47卷第6期电力电子技术Vo1．47．No．62013年6月PowerElectronicsJune2013大功率NPC／H桥变流器控制策略研究杨培·，李崇坚，朱春毅，兰志明，(1．冶金自动化研究设计院，北京100071；2．混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室，北京100071)摘要：超大容量电力电子变频器广泛应用于油气输送、液化天然气、抽水蓄能等大功率工业领域，为实现高电压输出，中点箝位NPC／H桥多电平拓扑结构是最常用的解决方法。这里对NPC／H桥5电平变频器的工作原理和拓扑结构进行了分析，研究了基于载波的正弦脉宽调制(SPWM)，通过PSIM软件仿

2、真，验证了控制策略的正确性。对不同调制方式的优缺点和输出电压的谐波进行分析。给出了调制波移相调制方式的样机实验结果，并应用到基于IGCT的15MVANPC／H桥5电平变频器中。关键词：变频器：五电平；调制波移相中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：1000一mox(2013)06—0060—03InvestigationontheControlStrategyofHighPowerNPC，HBridgeInverterYANGPei，LIChong-jian，ZHUChun—yi，LANZhi—ming，(1．AutomationResearchsInstit

3、uteofMetallurgicalIndustry，Beijing100071，China)Abstract：Largepowerelectronicconvertersarewidelyusedintheoilandgastransportation，liquefiednaturalgascompressors，pumpedstorageandotherfields．Inordertoachievehighervohage，neutralpointclampedNPC／Hbridgemulti-leveltopologyisthemostcommonsolutio

4、n．ThetopologyofNPC／Hbridgefive—levelconverterandsinepulsewidthmodulation(SPWM)areinvestigated．ThePSIMsimulationresultsvalidatecontrolstrategiescorrectly．Theadvan—tagesanddisadvantagesofdiferentmodulationmethodsandtheharmonicsofoutputvohageareanalyzed．Finally，theprototypeadoptsmodulation

5、wavephaseshihmethodandexperimentalresultsaregiven．Keywords：inverter；five—level；modulationwavephaseshiKFoundationProject：SupportedbyNationalHi【gh—techResearchandDevelopmentProjects(863)(No．2011AA05043)1引言系统，减少高压隔离的直流电源数量。针对NPC／H桥5电平变频器，就其拓扑结构、控制策略等问大容量电力电子变频装置在能源与电能变换题．通过PSIM仿真和实验进行了分析与验

6、证，给中起着重要作用，已广泛应用于大功率工业领域。出了调制波移相调制方式的实际应用情况。为提高效率。通常采用增加额定电压的方式来减少通态损耗。多电平变频器在保持开关器件承受2NPC／H桥功率单元电压降低、输出电压谐波畸变率小、电磁干扰低的图1示出NPC／H桥5电平变频器A相拓扑同时，能输出更高的电压等级．成为大功率交流传结构。该结构由两个NPC单相桥臂组成，其中V～动领域一个有效的解决方案。V，VrV为功率开关器件，且均反并联续流二多电平变频器的实现主要有NPC拓扑结构极管，每个桥臂均有两个箝位二极管，直流侧电压和两电平H桥级联拓扑结构两种方式。前者结构为2E，功率单

7、元输出相电压为。简单，易实现能量回馈，但在电平数大于3的变频器中．直流电容电压的平衡比较困难，限制了电平数的提高；后者通过单元级联可获得更多电平，。然而．其结构复杂，系统的动态性能难以提升[1_。针对这两种拓扑特点，Lai等人提出了NPC／H桥多电平结构。采用此结构能在一定程度上简化图1NPC／H桥5电平变频器A相拓扑结构基金项目：国家高技术研究发展(863)计划资助项目Fig．1TopologyofphaseAofNPC／Hbridgefive—levelinverter(2011AAO5O403)定稿日期：2013—01—04NPC／H桥5电平变