基于数值法的有源箝位三电平逆变器损耗分析.pdf

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1、第48卷第l0期电力电子技术Vo1．48，No．102014年lO月PowerElectronicsOctober2014基于数值法的有源箝位三电平逆变器损耗分析秦昌伟，王群京，陈权，胡存刚(安徽大学，安徽合肥230601)摘要：有源中点筘位三电平(3L．ANPC)拓扑结构提高了控制自由度，与传统的二极管中点箝位型三电平(3L．NPC)相比，可在一定程度上平衡功率器件的损耗。在分析3L．ANPC逆变器工作原理和功率器件损耗模型的基础上，采用数值法对传统控制方式下的器件损耗进行了计算和对比，并提出了一种损耗平衡控制策略。仿真和实

2、验结果表明，数值法简化了损耗计算的复杂度，适合数字实现；损耗平衡控制策略可随着负载的变化动态地选择控制方式和调节控制方式的工作时间，达到平衡各功率器件损耗的目的。关键词：逆变器；有源中点箝位；三电平；损耗计算中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)10一O013—03AnalysisofLossesinThree．1evelActiveClampedInverterBasedonNumericalMethodQINChang-wei，WANGQun-jing，CHENQuan，HUCun—g

3、ang(AnhuiUnwe~ity，Hefei230601，China)Abstract：Thetopologyofthree—levelactiveneutralpointclamped(3L—ANPC)increasescontroldegreeoffreedom，whicheanbalancethelossesamongpowerdevicestosomeextent，comparedtotraditionaltopologyofthree—levelneutralpointclamped(3L—NPC)．Theoper

4、atingprincipleof3L-ANPCandlossmodelofpowerdevicesareanalyzed，basedonwhichlossesoftraditionalcontrolmethodsarecalculatedandcomparedbyusingnumericalmethod，thenalossbalancingcontrolstrategyisproposed．Simulationandexperimentalresultsdemonstratethatnumericalmethodcansimp

5、lifycomplexityoflosscalculation，whichissimplefordigitalimplementation．Thelossbalancingcontrolstrategycandynamicallyselectcontrolmethodandadjusttheoperatingtimeofdiferentcontrolmethodsunderdiferentloadconditions，SOastobalancethelossesofpowerdevices．Keywords：inverter；

6、activeneutralpointclamped；three-level；losscalculationFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51307002)；NaturalScienceFo—undationofAnhuiProvince(No．1308085ME81)1引言算和对比；提出了一种损耗平衡控制策略，并对此控制策略进行了仿真分析和实验验证。多电平逆变器在中高压大功率电力传动领域得到了广泛应用。从电路拓扑结

7、构和控制算法复23L．ANPC的工作原理杂性的角度来看．三电平是应用较多的一种多电3L．ANPC的主电路拓扑结构如图1所示。为平拓扑结构。三电平逆变器采用IGBT等全控型功表述方便，将。，V。，V，VDz=a，b，c)称为外率器件。对功率器件进行损耗分析有助于对逆变侧器件；V，V，V妇，VD称为内侧器件；V，VD，器系统进行合理的热设计和PWM控制技术的优，VD称为有源箝位器件。开关状态和对应的化，提升逆变器系统的容量和效率。输出电压如表1所示。在此基于文献[1—2】，分析了3L—ANPC的工作原理，建立了功率器件的损耗模型．

8、分析了功率器c。．，。—件的通态损耗和开关损耗．采用数值法进行了计va5J。。。：abC基金项目：国家自然科学基金(51307002)；安徽省自然科Va：}式。g：。：或。学基金(1308085ME81)c2Va4JVb4J定稿日期：2014—03—05。,-I~V。D。作者