能量回馈型多单元串联高压变频器综述.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2012Vo1．42No．12电气传动2012年第42卷第12期能量回馈型多单元串联高压变频器综述周京华，国敬，章小卫，陈亚爱(北方工业大学北京市变频技术工程研究中心，北京1OO144)摘要：多电平变频器因其输出功率大、输出波形好，已经广泛应用于工业领域。其中多单元串联型多电平变频器因其优越的性能而受到广泛的关注。但是，传统的多单元串联变频器由于前端采用不控整流结构，不能实现能量的双向流动，限制了其在需要能量回馈场合中的应用。详细分析了目前多单元串联能量回馈的拓扑结构形式，比较了各种拓扑结构的特点，对不同拓扑结构的控制策

2、略、整流侧电流及直流母线谐波特性进行了深入分析。最后，确定了一种适合我国工业发展的能量回馈拓扑。关键词：多单元串联；能量回馈；控制策略；谐波特性中图分类号：TM46文献标识码：AOverviewofRegenerativeMulticellCascadedHigh—voltageConverterZHOUJing—hua，GUOJing，ZHANGXiao—wei，CHENYa—ai(InverterTechnologiesEngineeringResearchCenterofBeijing，NorthChinaUniversityofTechn

3、ology，Beijing100144，China)Abstract：Thetopologyofmultilevelinverterismature，andhasbeenwidelyusedinindustry．Amongdifferenttopologies，thecascadedmultilevelinverterhasreceivedmuchattentionbecauseofitssuperiorperformance．Howev—er，thetraditionalcascadedmultilevelinverterusescellswi

4、thdioderectifiersthatdoesnotallowatransferofpowerfromtheloadtothepowersupply(regeneration)，limitedtheapplicationsofdemandingregeneration．Thecurrentto—pologiesofcascadedmultilevelinverterwithregenerationwereanalyzedandthecharacteristicsofthevarioustopolo-gieswerecompared，theco

5、ntrolmethodwithcontrolblockdiagramwasdescribed．Finally，atopologyofregenerationwasidentifiedthatcansuittheindustrialdevelopmentofourcountry．Keywords：cascadedmuhicell；regeneration；controlstrategy；harmoniccharacteristic1引言近些年来，随着电力电子技术的发展，以及工业对高压大功率逆变器的广泛需求，多电平变换技术凭借其输出电压等级高、输出波

6、形好、开关损耗小、功率容量大等优点，在高压大功率场合中得到充分的重视和应用[1q]。目前，已有的应用主要集中在3～10kV的高压交流电机调速领域；其中，多单元串联型多电平逆变器是6～1OkV电压等级采用的主要拓扑[3]，其结构是采用若干个功率单元串联实现高压输出，图1为6单元串联型高压变频器结构，功率单元结构如图2所示L4]。该结构具有模块化的特点，易于扩展，控制相对简单，输入输出波形好，而且容易实现冗余运行。但是，传统的多单元串联型多电平变频器功图16单元串联型高压变频器结构图Fig．1Sixunitcascadedhighvoltagecon

7、verterstructure率单元结构由三相二极管整流桥、直流滤波电容基金项目：北京市科技新星计划资助(2009B01)；北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目(PHR201008188)作者简介：周京华(1974一)，男，博士，副教授，Email：zih@ncut．edu．cn3电气传动2012年第42卷第12期周京华，等：能量回馈型多单元串联高压变频器综述改进，保留了前端移相变压器的结构，其副边采用一T。L延边三角形接法，能够实现网侧电流的多重化，降l}低输入电流谐波，提高输入功率因数。由于功率+CE三I1-——‘—单元前端采用了三相PW

8、M整流器，从而能够实一现能量的双向流动_l。一L一L【l该拓扑缺点：需要结构复杂的移相隔离变压器、功率开关器件比较多。图2传统的功率单元