阶梯波调制的H桥级联逆变器积分复位控制.pdf

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1、《电气开关》(2013．No．4)61文章编号：1004—289X(2013)04—0061—04阶梯波调制的H桥级联逆变器积分复位控制汪渊(重庆大学电气工程学院，重庆400044)摘要：现有的阶梯波调制的级联逆变器的控制方法，由于计算耗时长，在级联单元数超过5个的H桥级联逆变器中难以应用。为解决这一问题，对其采用积分复位控制方法。该方法基于面积等效原理，通过输入输出积分值的比较来计算开关时刻。它计算简单、耗时短，故可用于H桥数更多的级联逆变器的控制。通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。关键词：H桥；级联逆变器；阶梯波调制；

2、积分复位；开关时刻中图分类号：TM464文献标识码：BIntegrationResetControlforCascadedH-BridgeInverterofStepWaveModulationWANGYuan(ElectricalEngineeringCollege，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：ExistingcontrolmethodsforstaircasewaveformmodulatedcascadedH—bridgeinvertersared

3、i伍culttobeappliedincascadedinverterswhichhavemorethan5bridges，becausetheyaretime—consuming．Tosolvethisproblem，thispaperproposesacontrolmethodnamedintegrationresetcontro1．Itisbasedonareaequivalentprin—cipleandcom—putesswitchinganglesbycomparetheintegrationofinputando

4、utput．Thismethodneedsfewertimeandcanbeappliedinmorebridgescascadedinverter．Thecorrectnessandeffectivenessisverifiedbysimulation．Keywords：H—bridge，cascadedinverters，staircasemodulation，integrationreset，switchingangels它在H桥数较多(5H桥以上)的逆变器中难以应用。1引言针对上述缺陷，本文提出一种不需要求解高阶非级联

5、型逆变器与二极管钳位型和飞跨电容型的逆线性方程组的积分复位控制方法。其优点是在阶梯波变器相比，具有诸多优点。基于阶梯波合成的级联型调制方式下可以实现对H桥数较多的逆变器的控制。多电平逆变器具有开关工作频率低、开关损耗小、波形2积分复位控制方法逼近正弦波等优点。故它适合于波形质量要求高和开关损耗要求低的大功率场合。H桥级联型逆变器有多该方法基于面积等效原理，通过对输出波形积分种控制方法，这些控制方法按调制方式可分为两类，一值与参考波形积分值的比较来决定开关时刻，进而决是阶梯波调制下的，二是脉冲宽度调制下的。在阶梯定输出的阶梯波。

6、这一控制方法的研究分三个方面，波调制方式下，具体的控制方法有指定谐波消除法、多包括电路与工作波形、积分复位控制策略、仿真分析。载波调制法、低次谐波含量最少法。在脉冲宽度调制2．1H桥级联型逆变器拓扑与阶梯波调制方式下的方式下，具体的控制方法主要有相移SPWM法、多载输出波形波SPWM法等。本文研究的主要是阶梯波调制方式图1为串联连接的H桥级联型逆变器拓扑示意下的具体控制方法。虽然阶梯波调制具有上述优点，图。每个H桥单元自带直流电源，每个H桥单元但阶梯波调制方式下现有的具体控制方法存在缺陷，都有U，0，一三种输出电平，通过串联连

7、接后，各即需要求解高阶非线性方程组，随着逆变器的H桥数个H桥输出电平可以互相叠加。若每个H桥单元直增加，方程组的复杂程度也急剧增加，计算耗时长，故流电压值都相等，则逆变器输出电平数为2N+1(N为62《电气开关》(2013．No．4)级联单元数)。在阶梯波调制方式下，各个H桥输出△≥时，控制某一个H桥的导通或者关断使输出电电平叠加形成阶梯波。压。上升一个台阶；当△≤一时，控制某一个H桥H的关断或者导通使输出电压。下降一个台阶。图2所示的整个周期内所有的开关时刻的开关动作与输出波形的变化情况，可整理为表1。表1一个周期内所有开关

8、时刻的开关动作图1H桥级联型逆变器拓扑图2为H桥级联型逆变器输出阶梯波形示意图。控制各个H桥单元的开关时刻，可以使得合成的阶梯图2所示，在零时刻，Uo=0；在t时刻，△值达到波逼近正弦波。上限，控制电路发出信号使H开通，逆变电路总的输出波形上升一个台阶，为Uo=；在t：时刻，