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1、（附表一）闽南师范大学毕业论文（设计）文 献 综 述题 目： 多电平逆变器设计 姓 名： 学 号： 系 别： 物理与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2013级 指导教师： 2016年9月10日文献综述前言最近一些年来，在运动控制方面，人们广泛关注多电平中压变频器并对其做了不断地开发和研究。多电平逆变器优点很多，一是可以降低开关管耐压值，减小开关管电压应力，二是改善输出波形质量，提高系统的电压和功率级别，因此多电平技术由于越来越广泛的应用于高压大功率领域1。现如今，在高压大功率领域中，二极管钳位型三电平变换器是多电平中点钳位型逆变器中研究最多，应用最普遍的一种多电平拓扑结构
2、1,2，三电平中点钳位逆变器的概念是在20世纪80年代由日本学者南波江章（A.Naba）提出的3。主体一、多电平逆变器种类及优缺点分析（1）二极管箝位式多电平逆变器及其优缺点二极管箝位型逆变器的优点：（1）高压大容量装置由多个低压器件组成，不仅构造简单，而且控制起来十分灵活；（2）阶梯波电平台阶与电平数呈现正相关性质，输出电压谐波少；（3）调制时，器件工作频率低于基频，开关消耗很小，效率高。中点箝位型逆变器的缺点:（1）电平数随着输出电压的增加也要相应增多，用到的钳位二极管数量增多，构造繁琐，难度增加；（2）每个桥臂开关元件开关损耗有所差别，需要的电流容量也不尽相同；（3）直流分压电容电压不均
3、衡。（2）电容箝位式多电平逆变器及其优缺点飞跨电容型逆变器的优点：（1）输出正弦波形的失真率与输出电平呈现负相关，输出电平数增多时失真率减小，电容钳位的均压效果十分好；（2）逆变器电平数便于扩充,可以十分灵活的选择开关状态；（3）直流侧电容电压由于电容的引进，在相同电平上不同开关组合的适当配合下，能够保证均衡。飞跨电容型逆变器的缺点: （1）钳位电容数目随着电平数的增大而相应增多，既提高价格，又不利于封装；（2）用于有功传输时控制难度大，开关频率高，有很大的开关消耗；（3）直流滤波电容体积较大、使用寿命不长价格又不低，对飞跨电容型逆变器的实际应用产生了限制。（3）H桥级联式多电平逆变器及其优缺
4、点H桥级联型逆变器的优点：(1)在三种多电平逆变拓扑中，对于同样的电平数，用到的钳位二极管和钳位电容数量少，有利于封装；（2）由低压小容量逆变器级联构成，且各部分相对独立，易实现模块化；（3）因为电路基于单独的单元串联结构，不影响另外的级联单元工作，系统可靠性高；H桥级联型逆变器的缺点：（1）单独的隔离直流电源在每个基本单元都有包含，结构复杂程度和成本随着电平数增多形成正比；（2）不易实现四象限运行。二、多电平逆变器工作原理图2-1三电平逆变电路结构图如图2-1所示，每一相桥臂拥有四个功率开关管，所以每一相桥臂最多可以得到16种开关状态，但是Q1和Q3，以及Q2和Q4属于逻辑非的关系，其中一个
5、开通时，另一个必定是关断的，所以每一相桥臂的开关状态就只剩下三种了。以下对三种开关状态进行详细说明。当导通触发脉冲给到Q1、Q2，Q3、Q4处于关断状态，电路电流经过Q1、Q2，在管压降忽略不计的情况下，输出电压U=Udc/2。当导通触发脉冲给到Q2、Q3，Q1、Q4处于关断状态，假设电流流向是正，则电流从钳位二极管VD1和开关管Q2流出外部,在忽略管压降的情况下，输出电压U=0；假设电流流向是负，则电流从外部流入钳位二极管VD2和开关管Q3,在忽略管压降的情况下，输出电压同样U=0。给Q3、Q4导通 触发脉冲，Q1、Q2关断，电路电流经过Q3、Q4，在管压降忽略不计的情况下，输出电压U=-U
6、dc/2。经过上述可得出结论，二极管钳位型三电平逆变器的各个桥臂都可以输出Udc/2、0、-Udc/2三种电位平，我们分别用P、0、N来表示。他们之间的对应关系如下表所示表2.1开关状态与输出电压对应关系输出状态Q1Q2Q3Q4输出电压PLLHHUdc/2OLHHL0NLLHH-Udc/2三、三电平逆变器脉宽调制策略简介三电平逆变器的调制策略大体上可分成三种（1）正弦PWM调制（SPWM）逆变器的一种传统调制方法，对于多电平的SPWM调制策略来说，其本质与传统的两电平SPWM主要是在载波数量或调制波数量上有不同，其它基本相同。（2）选择谐波消除PWM调制（SHEPWM）选择谐波消除法（Sele
7、cted Harmonics Elimination），简称SHE，通过对输出正弦电压进行检测，进行傅里叶变换得到想要消除的低次谐波量，之后再经过求解一组非线性超越方程组得到PWM脉冲的转换角度。（3）空间矢量PWM 调制（SVPWM）空间矢量 PWM（Space Vector PWM, SVPWM）, 以三相交流电机的理想圆形磁通为模拟对象，以三电平逆变器所拥有的开关状态来逼近该圆形磁通是它的基本原理。上述方法中，SHEPWM太复杂很少使用；SPWM调制策略比较容易运用较多；而空间矢量脉宽调制电压利用率比SPWM 高出15%，最受青睐。总结多电平逆变器是一种比较新颖的逆变器类型，他的出现就是
8、为了抑制传统逆变器较高的电压变化率和电流变化率所带来的的开关应力等不足之处，为了实现这个目标，就要对主电路拓扑结构的进行改良，使所有功率器件在基频以下工作，进而改善输出波形。从20世纪80年代至今，第三代电力电子器件飞速发展和智能控制芯片迅速普及，以此可以看出，它们已经使这种新型多电平逆变器器的探究和实践运用的必要物质基础得到了保证，多电平逆变电路现在已经越来越实用了，对它进行探究和分析意义十分重大。参考文献1黄柱. 三电平有源滤波器控制系统研究D.华中科技大学,2006.2卢志国. 新型多电平逆变器的研究D.哈尔滨工业大学,2013.3蔡兴. 多电平逆变器技术及其原理综述J. 南昌高专学报,
9、2011,05:180-184. 4蔡兴. 多电平 逆变器技术及其原理综述J. 南昌高专学报,2011,05:180-184.5王蒙蒙,汤钰鹏. 三电平逆变器载波PWM方法的研究J. 电子测量技术,2010,06:27-30.6林磊,邹云屏,钟和清,邹旭东,丁凯. 二极管箝位型三电平逆变器控制系统研究J. 中国电机工程学报,2005,15:33-39.7张佩炯. 二极管钳位式三电平逆变器SVPWM控制策略研究J. 电工电气,2011,11:17-21.8陈勇军. 三电平逆变器脉宽调制器研究D.西南交通大学,2008.9肖庆恩,何礼高. 三电平逆变器SVPWM控制的一种简化算法及实现J. 电气传动自动化,2004,05:21-24+47.10夏长亮,谭智涵,张云. 多电平逆变器简化空间矢量调制算法J. 电工技术学报,2013,08:218-223.11胡磊,何湘宁,邓焰. 多电平逆变器空间矢量脉宽调制的简化算法J. 电力电子技术,2005,05:15-17.5
