双E类逆变器拓扑电路仿真研究
基于2H桥级联的多电平逆变器的仿真研究
图 ３ 电路 拓扑 结构 主 ３ 载波 移相 Ｐ ． ＷＭ 控 制 控 制策 略 能直 接影 响一 个 逆变 电路 Ｔ作 性 能的 好坏 ，尤 其 图１ 单相 ２ Ｈ桥 级联 逆 变电路 是 多 电平逆 变 电路 。它 需要 控 制 的 目标 比较 多 、性 能要 求也 比 级 联 型 多 电平 逆 变 电路 输 出电 平数 Ｍ与 逆 变 单 元 个 数 Ｎ 较 高 。因此 ，选 择 一个 适合 电路 特性 的控制 方式 就 显得 尤为 重 要 。控 制主 要有 两 个 目的 ：一 是控 制输 出 电压 ；二 是改 善输 出 之 间满 足以下 的关 系 ： 波 形并 且平衡 分 压 电容 的电压 。 Ｍ ：２ － Ｎ４ Ｉ （ ） １
２用 自制 的银 针 钩 从 脊髓 腹 侧 穿 过 ， 起 脊 髓 ， 显微 剪 挑 用 剪 断脊 髓 ， 针 自然脱 出即可 ， 后横 断 处尾 端 切 除 ２ ！Ｊ 银 然 ｍｍ“ 。 使用 银 针操作 避 免 了大 范围不 必 要 的损伤 ，但 针对 横 断处 尾端 切 除 ２ ｍ，虽确 保 了离 断完全 ，但 是在 操作 过程 中对 于不 必要 ａ ｒ 损伤 的避 免给 实验 增加 了难 度 。 ３ 云等 ” 李 手术 去 除棘 突锥板 ，使 选定 节段 处脊 髓暴 露 ， 划 开硬 脊 膜 ，提 起硬 脊 膜 并 在硬 脊 膜 下方 穿 过 １— 丝 线 ，显 ００ 微 剪 横 断脊髓 后 ，将 丝线 提起 ，以确保 横 断完 全 。这 种方 法在 离断 脊髓 过程 中保 证 离断 彻底 的前 提 下尽 量避 免 了损 伤 ，但对 于划开 硬脊 膜及 硬脊 膜 下穿线 过程 的创 伤 避免仍 需 改进 。 脊 髓完 全 离断 这一 模型 建 立方 法 的重点 在 于避 免实 半
多电平逆变器的工作原理、控制方法以及仿真
目录第一章绪论 (1)1.1多电平逆变器的背景 (1)1.2多电平逆变器的研究现状 (2)1.3多电平逆变器的应用 (3)第二章多电平逆变器的种类介绍 (6)2.1二极管箝位式多电平逆变器及其优缺点 (6)2.2电容箝位式多电平逆变器及其优缺点 (6)2.3H桥级联式多电平逆变器及其优缺点 (7)第三章多电平变换器PWM调制策略 (8)3.1多电平变换器PWM调制策略的分类 (8)3.2多电平SPWM调制策略 (9)3.2.1 SPWM调制策略 (9)3.2.2 载波垂直分布多电平调制策略 (9)3.2.3 载波水平移相多电平调制策略 (10)3.2.4多载波SPWM调制策略谐波分析 (10)3.3多电平SVPWM调制策略 (46)3.3.1 SVPWM调制策略 (46)第四章多电平逆变器中的电压平衡技术 (48)第五章三电平中点箝位型逆变器SPWM控制策略与仿真 (53)5.1三电平NPC逆变器SPWM方法 (53)5.2基于MATLAB的三电平NPC逆变器SPWM仿真 (54)5.2.1仿真系统整体框图 (54)5.2.2 基于载波反向SPWM带电机负载的仿真模块 (54)5.3基于载波同向SPWM带电机负载的仿真模块 (56)5.3.1 SPWM开关信号的发生模块 (56)5.3.2仿真结果与分析 (56)5.4基于注入三次谐波的SPWM带电机负载的仿真模块 (57)5.4.1 SFOPWM开关信号的发生模块 (57)5.4.2仿真结果与分析 (58)5.5三电平NPC逆变器SPWM的实验结果 (58)5.6小结 (59)第六章总结展望 (60)第一章绪论1.1 多电平逆变器的背景电力电子技术自二十世纪50年代诞生以来,经过近半个世纪的飞速发展,至今已被广泛应用于需要电能变换的各个领域。
在低压小功率的用电领域,电力电子技术的各个方面己渐趋成熟,将来研究的目标是高功率密度、高效率、高性能;而在高压大功率的工业和输配电领域,各个方面的技术正成为当今电力电子技术的研究重点。
三电平逆变器硬件电路及其仿真结果的研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的输出波形更接近正弦波 ， 每个功率器件两端 的电 压 只能在 ＋１０之 间或 一１０之 间变化 ， 于 相 同 的 ， ， 对 输入 电压 ， 电平 逆 变器 功 率 器 件 的 电压 变 化率 只 三 有两 电平逆 变 器 的 一 半 。正 因为 上 述 的种 种 优 点 ， 三 电平 逆变器 被 广泛地 应 用于 高压 大功 率场 合 。 但 是 由于功 率器件 的个数 比两 电平 逆变 器增 加 了一倍 ， 控制 也 比较 复杂 。另 外 ， 由于输 入 电容不 可 能是无 穷 大的 ， 此 ， 着 两个 输 入 电容 的充 放 电 ， 因 随 两个 电容 上 的电压 会 有 波 动 ， 不 是 理 想 的平 分 输 并 入 电压 ， 因此在 三 电平 逆 变 器 的控 制 上 必须 将 输 入 电容 电压 的平 衡考 虑在 内。如 果两个 输 入 电容 上 的 电压 相差 过大 ， 仅输 出 电压 的谐 波含量 会增 加 ， 不 而 且某 些功 率管 上 承受 的 电压 会 上 升 ， 短装 置 的 寿 缩 命， 严重 时会 损坏 功率 管 和直 流 电容 。
２ ０ 年ｇ ０ ０ ８ ｌ期
中 图分 类 号 ： 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０９—２５ （０ ８ １ ０７ １０ ５２２０ ）０— ０２—０ ４
三 电 平逆 变 器硬 件 电路 及 其 仿 真 结 果 的研 究
刘亚东 ，李桂丹 ，高 亮。
（ ．黑 龙江省电子信息产品监督检验 院，哈尔滨 １００ ； １ ５０ １
基于三电平拓扑电路的五电平逆变器电流谐波最小PWM方法研究
作为优化 目标 函数 ，将 各次谐 波 幅值作 为 约束 限制条件 ，使 求解 出的开关 角具有 较好 的抑 制 谐 波 性 能 ，以 满 足 对 电 流 谐 波 具 有 较 高 要 求 的 工 况 条件 。
ＷＡＮＧ Ｌｅ． ＦＵ Ｑｉ． Ｙｕｅ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｅｖｉｃｅｓ ｔｏ ｂｏｏｓｔ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ＇ｓ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｌｏｓｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｍｏｔｏｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｌａｒｇｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ａ ｎ ｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒ ｆｏｒｍａｎ ｃｅ ｗｉ ｌｌ ｂｅ ｓｅｖｅｒｅ ｔｅｓｔｓ ｗｈｉｌｅ ｕｓｉｎｇ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｐｕ ｌｓｅ ｗ ｉ ｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｏ ｔａｃｋｌｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ ，ｔｈｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｉｖｅ－ｌｅｖｅｌ ｉｎｖｅｒｔｅｒ； ｌｏｗ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ； ｃｕｒｒｅｎｔ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＷ Ｍ ； ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌ术 的不 断 发 展 ，多 电平 逆 变 器在大功率场合 的应用 日益广泛 ，如大型压缩机 和风机、矿井提升、机车牵引传动等 ，但也带来 了 一 系 列 技 术 难 题 。 由于 逆 变 器 在 工 作 电 压 升 高 时 ，输 出功率增大 ，开关损耗也相应增加 ，功率器 件 的散热和寿命都会面临很大考验 ，解决 此类 问 题 的关键就是 降低开关器 件 的开关频 率 Ｊ。但 传统脉宽调制 ＰＷＭ控制方法在低开关频率工作
一类单相电流型多电平逆变器拓扑及其PWM方法的研究
会有一定的影响。由于５电平逆变器输出电流中的 ±，／２状态在每个输出周期中都存在，因此拓扑所具 有的自均流倾向总能使分流电感电流稳定在胞左 右。
（３）逆变器具有的自均流特性也使得电路开 始工作时，分流电感电流具有自动建立的能力。而
且在负载变化导致电源电流，变化时，分流电感也
具有自动平衡均流的能力。 （４）动态过程的均流也可以采用变脉宽调制或
电流型逆变器是直接以输出电流为控制对象， 应用在电机驱动场合，具有动态响应快，回馈制动 方便的优点””；而且用来作为感应加热电源时工作 稳定“Ｊ。随着超导技术在电力系统中的应用，电流 型逆变器在电力系统无功电流、有功电流以及谐波 电流补偿方面也将发挥其独特的优势忖…ｌ。鉴于这 些应用前景，近几年国内外学者己逐步展开了对多 电平ｃｓＩ的研究”。”ｌ。
ＡＢｓ＿】眦ＣＴ：Ｍ嘴ｔ ０ｆ陀∞ａ【ｃｈ ｗｏｒｋｓ饥吼埘ｌｅｖｅｌｌｎｖｅｒ时ｓ
ａ陀ａｂ０Ⅱｔ ｖ０Ｊ协ｇｅ∞ＩⅡｃｅ ｉｎｖｅ咖巧ｗｈｉｌｅ ｆｃｗｅｒ ａｒｅ ａｂ０毗ｃｕｎ℃呲
∞ｕｒｃｃ ｉｎｖｃｒｔ邮ＩＩｌ １ｌＩｉ。Ｐａｐ汀，ａ ｇｅｍ＾ｃ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａ∞ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ＣＳＩ ｔ叩ｏＩｏｇｙ ｉｓ ＰＩＤｌ＇ｏｓ。ｄ，（ｂｅ ｓ蛐ｃｍ地ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｉｍｐｌｅ柚ｄ
图２给出了该类拓扑的通用结构。容易得出， 该类拓扑的构成规律是，对于单相ｎ电平（畦５，ｎ 为奇数。）ＣＳＩ，所需开关器件数为伽＋１），分流电感 数为加＿３），２。可见与文献（１２１拓扑相比，该类拓扑 在结构上确实得到了一定程度的简化。
表ｌ给出了５电平ｃｓＩ的闭合开关组合与输出 电流电平之间的对应关系。可以看出，对于５电平 ｃｓＩ，每个输出状态只有３个开关导通，工作开关
万方数据
７６
电力电子电路缓冲器研究与仿真
电力电子电路缓冲器研究与仿真研究背景电力电子技术在电力系统中起着重要的作用，其应用已经涉及到许多领域。
电力电子电路缓冲器作为电力电子技术的重要组成部分之一，在电力电子电路中具有重要的功能和意义。
随着电力电子技术的不断发展和进步，电力电子电路缓冲器的研究也变得越来越重要。
电力电子电路缓冲器可以提供对电力电子器件的控制和保护，能够调节电力电子器件的功率输出，提高系统的稳定性和可靠性。
电力电子电路缓冲器在电力系统中的应用广泛，包括逆变器、变频器、电力调节器等。
它们能够实现能量的转换和传输，提高能源效率，减少能源浪费，对推动电力系统的发展和改善电力质量具有重要意义。
因此，对电力电子电路缓冲器进行深入研究和仿真分析，能够为电力系统的稳定运行和性能优化提供重要支持和指导，对电力电子技术的发展具有重要意义。
电力电子电路缓冲器有多种类型，包括电阻缓冲器、电容缓冲器和电感缓冲器等。
下面将介绍它们的原理、特点和应用场景。
电阻缓冲器电阻缓冲器是一种常见的电力电子电路缓冲器。
它使用电阻元件来减小电流的变化率，从而减少因突变电流引起的电压波动。
电阻缓冲器可以有效地保护电路中的其他元件免受过大的电流冲击。
它的原理简单，适用于各种电路，特别是在需要稳定电压输出的场景中常被使用。
电容缓冲器电容缓冲器是另一种常见的电力电子电路缓冲器。
它利用电容元件的充放电特性来平滑电压波动，降低峰值电压，并延长短暂电流脉冲的时间。
电容缓冲器适用于需要稳定电压输出的场景，尤其是在对电流响应时间要求较高的电路中。
电感缓冲器电感缓冲器使用电感元件来抵抗电流的变化率，从而减少电压的变化。
它通过电感的储能和释能来实现电流的平滑过渡，减少电路中的电压波动。
电感缓冲器在保护电路中的其他元件免受电压峰值和电流突变的影响方面具有良好的效果。
它常被应用于需要高度稳定性和电流保护的电路中。
以上是不同类型的电力电子电路缓冲器的简要介绍，它们都在特定的应用场景中发挥着重要的作用。
电机模拟器的设计、仿真与实现
第55卷第1期2021年1月电力电子技术Power ElectronicsVol.55,No.lJanuary2021电机模拟器的设计、仿真与实现金阳I,毕大强2,郑婷婷I,段1(1.中国核动力研究设计院，四川成都610005；2.电力系统国家重点实验室，清华大学，电机系，北京100084)摘要：针对永磁同步电机(PMSM)的功率模拟提出一种新方法，即基于双脉宽调制(PWM)变换器的能量回馈型电子负载结构，其输入PWM变换器按照PMSM的特性采用滞环电流控制，使该变换器对外接口特性，如电压、电流、转速等信息与实际电机一致，达到模拟真实PMSM的目的。
输出PWM变换器釆用幅相控制达到能量回馈电网的目的。
在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型，并与Simulink库中自带的PMSM模型进行对比仿真，验证该模型的正确性，并基于智能功率模块(IPM)制作实验样机，基于C语言进行控制算法编程。
关键词：永磁同步电机；电子负载；电机模拟器中图分类号:TM351文献标识码：A文章编号：1000-100X(2021)01-0071-05The Design,Simulation and Implementation of Motor EmulatorJIN Yang1,BI Da-qiang2,ZHENG Ting-ting1,DUAN Yan-yao1(1.Nuclear Power Institute of China,Chengdu610005,China)Abstract:A new method of simulation for permanent magnet synchronous motor(PMSM)is proposed.The main structure is an energy feedback electronic load based on dual pulse width modulation(PWM)converter.The input side converter adopts hysteresis current control according to the characteristics of PMSM,makes the external interface features such as voltage,current,speed of the converter the same as the real motor to achieve the purpose of emulating the real PMSM.The output side converter adopts amplitude phase control to achieve the goal of energy feedback to the grid.Matlab/Simulink module for the simulation is applied and compared to the built-in PMSM in Simulink to prove the correctness of the the module,then make a simulation prototype based on intelligent power module(IPM),and programme the control algorithm based on the C language.Keywords:permanent magnet synchronous motor；electronic load；motor emulator1引言电子负载是可以模拟真实负载的电力电子装置，能模拟各种类型的负载，并将电能反馈回电网。
微型逆变器拓扑
微型逆变器拓扑微型逆变器是一种常见的电力转换设备，通常用于将直流电转换为交流电。
在微型逆变器中，拓扑结构起着关键的作用，决定了其性能和效率。
本文将介绍微型逆变器的拓扑结构及其特点。
微型逆变器拓扑主要有以下几种：1. 单相全桥拓扑单相全桥拓扑是一种常见的微型逆变器拓扑，其基本原理是利用四个开关管来控制直流电源，将直流电源转换为交流电。
该拓扑具有输出电压高、输出功率大、稳定性好等优点，但需要使用高压开关管和大容量滤波器。
2. 单相半桥拓扑单相半桥拓扑是一种简单的微型逆变器拓扑，它只需要两个开关管。
该拓扑具有结构简单、成本低等优点，但输出功率较小、效率较低。
3. 三相桥式拓扑三相桥式拓扑是一种常见的工业级微型逆变器拓扑，其基本原理是利用六个开关管来控制三相交流电源，将直流电源转换为三相交流电。
该拓扑具有输出功率大、效率高等优点，但需要使用高压开关管和大容量滤波器。
4. 三相三电平拓扑三相三电平拓扑是一种新型的微型逆变器拓扑，它可以实现更高的输出功率和效率。
该拓扑结构复杂，需要使用多个开关管和滤波器，但输出波形更接近正弦波。
以上四种微型逆变器拓扑各有优缺点，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的拓扑结构。
除了以上常见的微型逆变器拓扑外，还有一些新型的微型逆变器拓扑正在不断发展中。
例如基于多电平技术的微型逆变器、基于谐振技术的微型逆变器等，这些新型微型逆变器拓扑将进一步提升微型逆变器的性能和效率。
总之，微型逆变器是一种重要的电力转换设备，在不同领域都得到了广泛应用。
选择合适的微型逆变器拓扑对于提高其性能和效率至关重要。
随着科技不断进步和发展，微型逆变器拓扑也在不断创新和改进中。
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本科毕业设计（论文）
（双E类逆变器拓扑电路仿真研究）
***
燕山大学
2012年6月
摘
感应加热电源是利用电涡流对工件加热的一种装置，由于具有诸多优点而在工业中得到了广泛的应用。目前，国内中频电源已经非常成熟，高频电源在频率、容量等方面还有待提高。因此本文针对高频电源进行了理论分析和研究。
文中首先介绍了感应加热电源的工作原理并讲述了国内外的研究现状。接下来分析了E类逆变器的工作原理和双E类逆变器的工作原理，以及工作在最佳状态下MOSFET的电流电压波形，为接下来设计双E类逆变器做了准备。然后分析了谐振电路、E类逆变器的谐振频率等，设计计算了双E逆变器电路的参数。根据双E类逆变器的原理，为使其工作在最佳状态，设计了闭环控制电路。最后用pspice仿真，验证设计方案的可行性。
(1-1)
式中N是线圈匝数，假如 是按正弦规律变化的，则有：
(1-2)
那么可得到感应电动势为：源自(1-3)因此感应电动势的有效值为：
(1-4)
由此可见，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的，然后电能在金属内部转变为热能。感应线圈与被加热金属并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。另外需要指出的是，感应加热的原理与一般电气设备中产生涡流以及涡流引起发热的原理是相同的，不同的是在一般电气设备中涡流是有害的，而感应加热却是利用涡流进行加热的。
Keywordsinduction heating; MOSFET; class-E inverter; pspice
第
1.
感应加热技术是一种先进的加热技术，它具有传统加热方法所不具备的优点，因而在国民经济和社会生活中获得了广泛的应用。此项技术的核心内容之一就是感应加热电源的研制。电源的性能价格比直接决定了其获得应用的速度与广度，随着电力电子器件制造成本正在迅速下降，不断提升其性能水平是这种新技术获得最大限度推广的重要条件。
1.1.1.2
在导体中流过电流时，在它的周围便同时产生磁场、通过的电流为直流时，产生的磁场是固定的，不影响导体的导电性能；而通过交流电时，产生的磁场是交变的，会引起集肤效应，使大部分电流在导体的表面流通，即有效导电面积减小，电阻增加。交流电流的频率越高，集肤效应越严重。
关键词感应加热；MOSFET；E类逆变器；pspice
Abstract
Power supply for induction heating is an equipment to heat thework pieceby whirling current and it is applied widely in industry because of its many virtues. Now,intermediate frequency power supply is perfect,but high frequency power supply has defects in the aspects of frequency and capacity and soon. Sohigh frequency power supply is developed in this thesis.
1.1.
1.1.1
Michael Farady于1831年建立的电磁感应定律说明，在一个电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生感应电动势，当电路闭合时则产生电流。这个定律同时也就是今天感应加热的理论基础。[1]
感应加热的原理图如图1-1所示：
图1-1感应加热的原理图
如上图，当感应线圈上通以交变电流 时，线圈内部会产生相同频率的交变磁通 ，交变磁通 又会在金属工件中产生感应电势 。根据MAXWELL电磁方程式，感应电动势的大小为：
这样，感应电势在工件中产生感应电流（涡流） ，使工件加热。其焦耳热为：
(1-5)
式中， ：电流通过电阻产生的热量（ ）；
：电流有效值（ ）；
：工件的等效电阻（ ）；
：工件通电的时间（ ）。
由式（1-4）可以看出，感应加热和发热功率与频率高低和磁场强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的电流可以使工件中产生的涡流加大；同样提高工作频率也会使工件中的感应电流加大，从而增加发热效果，使工件升温更快。另外，涡流的大小还与金属的截面大小、截面形状、导电率、导磁率等有关。