三电平半桥逆变器研究
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。
其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。
空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。
本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。
文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。
随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。
在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。
本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。
通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。
实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。
本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。
二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。
与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。
三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。
单极性SPWM三电平半桥逆变器的研究
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维普资讯
第４ ０卷 第 ３期
电 力 电子 技 术
望． — ：— — — —— — — —— — — — — — —— — ： —— ； — ；— —
Ｖｏ．０．Ｎｏ３ １ ４ ．
单极性 Ｓ ＷＭ 三电平半桥逆变器的研究 Ｐ
赵 旭 升
（ 京 化 工职 业技 术学 院 ， 苏 南 京 南 江 ２０ ４ ） １０ ８
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摘 要 ： 究 了 ・ ｊ 电 桥 逆 变 器 ， 开 关 管 的 应 力 减 小 了 ５ ％ ， 研 种 ｒ 其 ０ 同时 也 减 小 了输 出滤 波 器 的体 积 。该 逆 变 器 采 用 ‘ 极性 Ｓ ＷＭ 控 制 方 案 ， ｊ － Ｐ 建 了其 双环 摔 制 的数 学 模 型 ， 并分 析 了系 统 的 稳 定 性 。针 对 初 始 参 数 的选 取 给 ｉ 了相 应 的 公 式 ， 后 给 出 ｒ实验 结果 。结 果 表 明 ， 变 器 很 好 地 实现 了＝ 电平 工 作 。 ｝ Ｊ 最 逆
三电平逆变器变频调速系统的研究
三电平逆变器变频调速系统的研究随着电力电子技术和微处理器技术的不断发展，三电平逆变器变频调速系统在工业领域中的应用越来越广泛。
这种调速系统具有高效率、高可靠性、节能等优点，因此受到许多行业的青睐。
本文将对三电平逆变器变频调速系统进行深入研究，旨在为其在工业控制领域中的更好应用提供理论支持和实践指导。
三电平逆变器变频调速技术是一种基于电力电子器件逆变器的高效调速方法。
其基本原理是通过改变逆变器的开关状态，控制交流电机的转速，从而实现电机的调速。
三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器，具有更高的电压利用率、更低的谐波畸变和更好的电磁兼容性等优点。
因此，三电平逆变器变频调速系统在工业领域具有广泛的应用前景。
建立三电平逆变器变频调速系统的数学模型，包括三电平逆变器模型和交流电机模型。
通过MATLAB/Simulink进行系统仿真，探究不同参数对系统性能的影响。
结果表明，随着电机转速的增加，三电平逆变器的开关频率也相应增加，系统效率得到提高；同时，适当的调制策略能够有效降低谐波畸变和电磁干扰。
基于异步电动机和矢量控制的三电平逆变器变频调速控制策略，通过将异步电动机的定子电流分解为转矩分量和磁通分量，并分别对其进行控制，从而实现电机的精确调速。
对该控制策略进行仿真分析，结果表明该策略具有较高的控制精度和响应速度，并且在不同负载和电机参数下均表现出良好的鲁棒性。
为验证所提出控制策略的有效性和优越性，搭建了三电平逆变器变频调速实验平台，并对不同参数设置下的调速效果进行了比较。
实验结果表明，采用基于异步电动机和矢量控制的三电平逆变器变频调速控制策略的实验系统，具有更高的调速精度、更快的响应速度和更好的鲁棒性。
对比传统的两电平逆变器变频调速系统，三电平逆变器变频调速系统在效率和性能上均表现出显著优势。
通过对三电平逆变器变频调速系统的深入研究，本文成功建立了一套完整的数学模型，提出了一种基于异步电动机和矢量控制的三电平逆变器变频调速控制策略，并通过实验验证了其有效性和优越性。
NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究
NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究一、本文概述Overview of this article随着电力电子技术的快速发展和可再生能源的大规模应用，电力转换和电能质量控制成为了电气工程领域的研究热点。
其中，三电平逆变器作为一种高效的电能转换装置，在风力发电、太阳能发电、电机驱动等领域得到了广泛应用。
然而，三电平逆变器在运行过程中，中点电位平衡问题一直是影响其性能稳定性的关键因素。
因此，对NPC（Neutral Point Clamped）三电平逆变器及其中点电位平衡的研究具有重要的理论价值和实际意义。
With the rapid development of power electronics technology and the large-scale application of renewable energy, power conversion and power quality control have become research hotspots in the field of electrical engineering. Among them, three-level inverters, as an efficient energy conversion device, have been widely used in fields such as wind power generation, solar power generation, and motor drive. However, the issue of midpoint potential balance has always been a keyfactor affecting the performance stability of three-level inverters during operation. Therefore, the study of NPC (Neutral Point Clamped) three-level inverters and their midpoint potential balance has important theoretical value and practical significance.本文旨在深入探讨NPC三电平逆变器的工作原理、中点电位平衡控制策略以及实际应用中的关键技术问题。
三电平逆变器IGBT驱动电路电磁兼容研究
三电平逆变器IGBT驱动电路电磁兼容研究0 引言近年来，二极管箝位型三电平逆变器在高压大功率场合的应用得到广泛的研究。
与普通两电平逆变器相比，三电平逆变器改善了输出电压波形，降低了系统的电磁干扰，并且可用耐压较低的器件实现高压输出。
电路拓扑。
三电平逆变器系统结构，主要有不控整流电路、三电平逆变器、滤波器以及驱动电路、采样电路和DSP数字控制电路等。
设计时使用了6个带有两路驱动信号输出的IGBT驱动电路。
从系统结构图可以看到，IGBT的驱动电路连接着数字控制电路与逆变器主功率电路，是逆变器能否正常工作的关键所在。
由于驱动电路靠近IGBT器件，而且其中强电信号与弱电信号共存，可能受到的电磁干扰更为严重，因而IGBT驱动电路的EMC设计也是影响着整个逆变器系统工作性能的关键问题。
本文将分析三电平逆变器系统中会对IGBT驱动电路产生影响的主要干扰源及耦合途径，并重点讨论IGBT驱动电路的EMC设计。
1 干扰源及耦合途径对IGBT驱动电路进行EMC设计，必须首先考虑三电平逆变器整个系统可能存在的干扰源及干扰噪声的耦合途径。
1.1 功率半导体器件的开关噪声由图2所示的逆变器系统结构图可以看到，电网电压经过三相不控整流电路后输入三电平逆变器，经过逆变电路和滤波电路后为负载供电。
不控整流电路中的功率二极管及逆变器电路中器件(IGBT)在开关过程中均存在较高的di/dt，可能通过线路或元器件的寄生电感引起瞬态电磁噪声。
由于器件的功率容量很大，造成的开关噪声是整个系统中最主要的干扰源，对IGBT驱动电路工作的稳定性有着重要影响。
1.1.l 功率二极管的开关噪声功率二极管开通时，电流迅速增加，电压也会出现一个快速的上冲，会导致一个宽带的电磁噪声；二极管在关断时会有一个反向恢复电流脉冲，由于其幅度及di/dt都很大，在电路的寄生电感作用下会产生很高的感应电压，造成较强的瞬态电磁噪声。
由于功率二极管应用在三相不控整流电路中，输入电压较高，开关过程中的电磁噪声对系统其他部分的影响会更为严重。
t型三电平逆变器工作原理
t型三电平逆变器工作原理标题：T型三电平逆变器的工作原理及其应用一、引言随着电力电子技术的发展，逆变器在工业生产、交通运输、新能源等领域得到了广泛的应用。
其中，T型三电平逆变器因其结构简单、效率高、输出波形质量好等优点，逐渐成为研究和应用的热点。
二、T型三电平逆变器的基本结构与工作原理1. 基本结构T型三电平逆变器主要由两个半桥逆变电路和一个中点箝位电容组成。
每个半桥逆变电路由两个开关管和一个二极管组成，而中点箝位电容则用于维持中间电位稳定。
2. 工作原理T型三电平逆变器的工作原理主要是通过控制四个开关管的开通和关断状态，使负载得到不同电压等级的输出。
具体来说，当上半桥的两个开关管都导通时，负载两端的电压为正的最大值；当下半桥的两个开关管都导通时，负载两端的电压为负的最大值；当上下半桥各有一个开关管导通时，负载两端的电压为零或中点电压。
因此，T型三电平逆变器可以输出三种电压等级，分别是+Vdc/2、0和-Vdc/2，从而提高了输出波形的质量。
三、T型三电平逆变器的优势1. 输出电压等级多相比于传统的两电平逆变器，T型三电平逆变器具有三个电压等级的输出，因此其输出波形的质量更高，谐波含量更低。
2. 效率高由于T型三电平逆变器的开关器件工作在较低的电压下，因此其开关损耗较小，效率较高。
3. 结构简单T型三电平逆变器的结构相对简单，易于实现，且成本较低。
四、T型三电平逆变器的应用T型三电平逆变器因其上述优势，在许多领域都有广泛的应用。
例如，在风电系统中，它可以提高发电机的输出功率，并降低系统的谐波污染；在电动汽车驱动系统中，它可以提高电机的运行效率，减少能耗；在高压直流输电系统中，它可以提高系统的稳定性和可靠性。
五、结论总的来说，T型三电平逆变器是一种高效、经济、实用的电力电子装置，其独特的结构和工作原理使其在许多领域都有广泛的应用前景。
然而，T型三电平逆变器的研究还存在一些问题，如开关频率的选择、中点电位平衡的控制等，这些问题还有待进一步的研究和探讨。
ZVS三电平DCDC变换器的研究
华中科技大学硕士学位论文ZVS三电平DC/DC变换器的研究姓名：李小兵申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：李晓帆20060428摘 要直流变换器是电力电子变换器的重要组成部分，软开关技术是电力电子装置向高频化、高功率密度化发展的关键技术，成为现代电力电子技术研究的热点之一。
由于对电源设备电磁兼容的要求的提高，一般在电源设备中都要加入功率因数校正环节，导致后继开关管电压应力的提高。
三电平直流变换器相应提出，主开关管的电压应力为输入直流电压的一半。
使得三电平直流变换器一提出就得到全世界电源专家和学者的重视，短短十几年内，相继提出许多种改进型三电平直流变换器，包括半桥式和全桥式。
根据主开关管实现软开关的不同，将三电平直流变换器分为零电压软开关和零电压零电流软开关。
本文首先给出了基本半桥式三电平DC/DC变换器，详细分析了其工作原理，讨论了主要参数的设计和由于次级整流二极管的反向恢复导致主开关管的电压尖峰。
接着给出一种带箝位二极管的改进型半桥式三电平DC/DC变换器。
文中给出了Saber软件的仿真结果，进一步证明改进方案的正确性和可行性。
针对前面讨论的两种半桥式三电平DC/DC变换器，设计了实验电路来验证理论分析的正确性，文中给出了实验结果。
接着研究了一种新型ZVS三电平LLC谐振型DC/DC变换器，文中详细讨论了该变换器的工作原理，讨论了主要参数的设计过程，给出了仿真结果。
最后，设计了一台实验装置来验证理论分析的正确性，给出了实验结果，说明了主开关管可以在全负载范围内实现零电压软开关，变换器的效率在输入电压高端较高，并且次级整流二极管实现了零电流开关，二极管电压应力为输出电压的2倍。
本文通过理论分析、仿真研究和实验验证，证实了半桥式三电平DC/DC变换器的优越性能，改进型的半桥式三电平DC/DC变换器比较好地消除了主开关管上的电压尖峰。
ZVS三电平LLC谐振型DC/DC变换器良好的性能，使得在有掉电维持时间限制的场合得到广泛应用。
“I”型三电平逆变器开关管不均压研究
“I”型三电平逆变器开关管不均压研究“I”型三电平逆变器是一种常见的逆变器拓扑结构，广泛应用于交流变频驱动系统、太阳能发电系统等领域。
然而，由于开关管的不均压现象，导致开关管的寿命受到限制，严重影响了逆变器的可靠性和稳定性。
因此，研究“I”型三电平逆变器开关管不均压问题具有重要意义。
开关管不均压是指相同逆变器桥臂中两个开关管工作电压不均匀的现象。
在典型的“I”型三电平逆变器中，上桥臂和下桥臂的功率开关管经常会出现工作状态不平衡的问题，主要原因包括电源电压波动、电容漏电流和开关管参数不匹配等。
这种不均衡导致一些开关管负载相对较重，温度升高，而其他开关管负载较轻，温度相对较低。
因为开关管的寿命与其工作温度密切相关，所以不均衡的工作状态会导致一些开关管的寿命明显降低。
针对开关管不均压问题，有几种解决方法。
首先，可以采取串联电阻的方式，将桥臂中两个开关管的电流进行限制，以实现电流的均衡分配。
然而，这种方法会导致算法相对复杂，同时也会增加系统的功耗。
其次，可以采用多电源电路设计，将两个开关管分别供电，以保持其电流一致，实现电流的均衡分配。
但这也会增加系统的复杂度和成本。
最后，可以通过控制算法进行优化设计，实现对开关管工作状态的动态调整，以达到均衡的效果。
这种方法需要建立准确的模型、设计合理的控制算法，并进行实时监测和调整，以保证系统的稳定性和可靠性。
总之，开关管不均压是“I”型三电平逆变器常见的问题，对系统的可靠性和稳定性有较大影响。
为了解决这个问题，可以采取串联电阻、多电源电路设计或者控制算法优化等方法。
但无论采取何种方法，都需要进行合理的设计与控制，以实现电流的均衡分配，从而延长开关管的寿命，提高逆变器的可靠性和稳定性。
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三电平半桥逆变器研究
ABSTRACT
In this thesis, the topologies and working principles of Three-Level Half-Bridge (TL-HB) inverters are introduced. The stability and the principles of loop design of voltage-current dual-loop control strategy are studied. The stability and astringency of error signals of repetitive control are strudied, and the principles of parameters design are presented. According to the analyses of voltage-current dual-loop control and repetitive control, a hybrid control strategy based on voltage-current dual-loop control and repetitive control is proposed, which will efficiently improves the static precision and overcome the repetitive distortion.The reasons why the neutral point voltage turns to be unbalanced are anlysised in detail. Various strategies for balancing the neutral point voltage are investigated, and a new strategy is proposed to balance the neutral point voltage in this thesis. Finally, a 600VA prototype based on DSP is build and the design methods of hardware circuit and software program are presented. The experimental results based on this prototype are provided，by which the validity and feasibility of the proposed control scheme are verified. Key words: power converter, inverter, repetitive control, hybrid control, neutral point voltage balancing control
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三电平半桥逆变器研究
图 4.3 考虑开关管等效电阻时的 TL-HB 逆变器工作模态 ......................... 33 图 4.4 带中点电位平衡控制的 TL-HB 逆变器双闭环控制框图 ................. 34 图 4.5 带中点电位平衡控制的 TL-HB 逆变器复合控制框图 ..................... 35 图 4.6 不同 θ 值时的电容电压波形 .............................................................. 36 图 4.7 不带中点电位平衡控制的系统仿真波形 .......................................... 37 图 4.8 带中点电位平衡控制的系统仿真波形 .............................................. 38 图 5.1 TL-HB 逆变器系统框图 ...................................................................... 39 图 5.2 主中断程序流程图 .............................................................................. 41 图 5.3 双闭环控制 TL-HB 逆变器实验波形................................................. 44 图 5.4 复合控制 TL-HB 逆变器实验波形..................................................... 48 图 5.5 不同 PI 参数条件下的实验波形 ......................................................... 49 图 5.6 中点电位平衡控制效果 ...................................................................... 49 图 5.7 带中点电位平衡控制时稳态输出波形 .............................................. 50 表 2.1 双闭环控制逆变器仿真数据 .............................................................. 17 表 2.2 双闭环控制逆变器仿真数据（带有效值调节） .............................. 18 表 3.1 复合控制逆变器仿真数据 .................................................................. 27 表 5.1 双闭环控制整流性负载条件下输出电压基波及低次谐波含量(V) .. 45 表 5.2 复合控制整流性负载条件下输出电压整基波及低次谐波含量(V) .. 48
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南京航空航天大学硕士学位论文
图表目录
图 1.1 半桥式功率电路结构图 ........................................................................ 2 图 1.2 全桥式功率电路结构图 ........................................................................ 2 图 1.3 二极管箝位型三电平电路结构图 ........................................................ 3 图 1.4 飞跨电容型三电平电路结构图 ............................................................. 3 图 1.5 级联型五电平电路结构图 ..................................................................... 4 图 2.1 单相二极管箝位型 TL-HB 逆变器主电路拓扑 ................................... 8 图 2.2 主电路主要工作模态 ............................................................................ 9 图 2.3 载波、调制波与各开关管驱动之间的逻辑关系 .............................. 10 图 2.4 TL-HB 逆变器 SPWM 调制波形 ......................................................... 10 图 2.5 G0(s)零极点分布图 ............................................................................... 12 图 2.6 G0(s)幅频相频曲线 ............................................................................... 12 图 2.7 逆变器控制框图 .................................................................................. 13 图 2.8 逆变器电感电流、输出电压解耦原理图 .......................................... 14 图 2.9 逆变器电压环设计框图 ...................................................................... 15 图 2.10 TL-HB 逆变器双闭环控制系统 bode 图 ........................................... 15 图 2.11TL-HB 逆变器双闭环控制仿真波形 .................................................. 16 图 2.12 带有效值调节的双闭环控制仿真波形 ............................................. 18 图 3.1 重复控制系统结构框图 ...................................................................... 19 图 3.2 系统稳态向量图 .................................................................................. 21 图 3.3 P 及 P-1 的 bode 图................................................................................ 23 图 3.4 复合控制系统框图 .............................................................................. 25 图 3.5 复合控制仿真波形 ............................................................................... 26 图 3.6 阻性负载条件下逆变器外特性 .......................................................... 27 图 3.7 阻性负载条件下输出电压的 THD ..................................................... 27 图 3.8 整流性负载条件下逆变器外特性 ...................................................... 27 图 3.9 整流性负载条件下输出电压的 THD ................................................. 27 图 4.1 TL-HB 逆变器原理图 .......................................................................... 29 图 4.2 输入侧电容电压波形与 iL 初始相位角 θ 的关系 .............................. 31