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1、三电平逆变器的主电路结构及其工作原理所谓三电平是指逆变器交流侧每相输出电压相对于直流侧有三种取值，正端电压(+Vdc/2)、 负端电压(-Vdc/2)、中点零电压(0)。二极管箱位型三电平逆变器主电路结构如图所示。逆变器 每一相需要4个IGBT开关管、4个续流二极管、2个箱位二极管;整个三相逆变器直流侧由两 个电容Ci、C2串联起来来支撑并均衡直流侧电压，Ci=C2。通过一定的开关逻辑控制，交流 侧产生三种电平的相电压，在输出端合成正弦波。三电平逆变器的工作原理以输出电压A相为例，分析三电平逆变器主电路工作原理，并假设器件为理想器件，不 计其导通管压降。定义负载电流由逆变器流向电机或其它负载时
2、的方向为正方向。当Sai，、Sa2导通，Sa3、Sa4关断时，若负载电流为正方向，则电源对电容C1充电，电 流从正极点流过主开关Sai、Sa2,该相输出端电位等同于正极点电位，输出电压U=+Vdc/2; 若负载电流为负方向，则电流流过与主开关管Sai、Sa2反并联的续流二极管对电容Ci充 电，电流注入正极点，该相输出端电位仍然等同于正极点电位，输出电压U=+Vdc/2。通常 标识为所谓的“i”状态，如图所示。1”状态“0”状态-1”状态(2) 当Sa2、Sa3导通，Sal、Sa4关断时，若负载电流为正方向，则电源对电容C1充电，电流 从O点顺序流过箱位二极管Dal，主开关管Sa2:，该相输出端
3、电位等同与0点电位，输出 电压U=O;若负载电流为负方向，则电流顺序流过主开关管Sa3和箱位二极管Da2，电流注 入O点，该相输出端电位等同于O点电位，输出电压U=0，电源对电容C2充电。即通常 标识的“0”状态，如图所示。(3) 当Sa3、Sa4导通，Sal、Sa2关断时，若负载电流为正方向，则电流从负极点流过与主开 关Sa3、Sa4反并联的续流二极管对电容C2进行充电，该相输出端电位等同于负极点电位， 输出电压U=-Vdc/2;若负载电流为负方向，则电源对电容C2充电，电流流过主开关管Sa3、 Sa4注入负极点，该相输出端电位仍然等同于负极点电位，输出电压U=-Vdc/2。通常标识 为“-
4、1 ”状态，如图所示。三电平逆变器工作状态间的转换相邻状态之间转换时有一定的时间间隔，称之为死区时间(DeadTime),即从T”到“0” 的过程是:先关断Sal，当一段死区时间后Sal截止，然后再开通Sa3;从“0”到“-1 ”的过程 是:先关断Sa2，当一段死区时间后Sa2截止，再开通Sa4。-l”到“0”以及“0”到“ 1”的 转换与上述类似。如果在Sal，没有完全被关断时就开通Sa3，则Sal、Sa2、Sa3串联直通，从而直流母线 高压直接加在Sa4上，导致Sa4毁坏。所以在开关器件的触发控制上，一定的死区时间间隔是 必要的。同时需要注意的是，这三种状态间的转换只能在“ 1”与“0”以及“0”与“-1”之间进 行。决不允许在“ 1”与“-1 ”之间直接转换，否则在死区时间里，一相四个开关容易同时连 通，从而将直流母线短接，后果十分严重。同时，这样操作也会增加开关次数，导致开关损耗 的增加。所以，“1”和“-1”之间的转换必须以“0”为过渡。
