一种单相三电平中点钳位整流器的SVPWM控制方法

作者：宋文胜，冯晓云，蒋威， Song Wensheng， Feng Xiaoyun， Jiang Wei

作者单位：西南交通大学电气工程学院,成都,610031

刊名：

电工技术学报

英文刊名：TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY

年，卷(期)：2007,22(7)

被引用次数：12次

参考文献(6条)

1.李伟;张黎交-直-交传动系统网侧变流器预测电流控制方法的计算机仿真及实现[期刊论文]-中国铁道科学2002(06)

2.Nabae A N;Takahashi;Akagi H A new neutral point-clamped PWM inverter 1981(05)

3.Salaet J;Alepuz S;Gilabert A D-Q modeling and control of a single phase three-level boost

rectifier with power factor correction and neutral-point voltage balancing[外文会议] 2002

4.Osawa C;Matsumoto Y;Mizukami T A state-space modeling and a neutral point voltage control for an NPC power converter[外文会议] 1997

5.Joong Ho Song;Sung Joon Cho;Ick Choy New PWM method for single-phase three-level PWM rectifiers[外文会议] 1997

6.B R Lin;T Y Yang Single-phase switching mode multilevel rectifier with a high power factor[外文期刊] 2005(3)

本文读者也读过(3条)

1.冯晓云.宋文胜.FENG Xiaoyun.SONG Wensheng单相三电平整流器的SVPWM与中点电位控制方法[期刊论文]-西南交通大学学报2009,44(3)

2.高强.汪光森.刘德红中性点箝位型三电平单相逆变器中性点电位平衡控制方法[期刊论文]-船电技术

2009,29(12)

3.宋文胜.冯晓云.刘志敏.SONG Wen-sheng.Feng Xiao-yun.LIU Zhi-min一种新型单相三电平PWM整流器的研究[期刊论文]-机车电传动2007(3)

引证文献(12条)

1.万海峰.康劲松双SVPWM三电平变流器电机控制特性研究[期刊论文]-机电一体化 2012(12)

2.宋文胜.冯晓云.谢方.杨顺风基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究[期刊论文]-电气自动化 2008(6)

3.宋文胜.冯晓云.刘志敏.陈世浩基于DSP单相两电平整流器的PWM控制方法[期刊论文]-电力电子技术 2008(4)

4.郑俊.冯晓云.谢望玉.张峻领单相PWM整流器瞬态电流控制策略的研究[期刊论文]-电力电子技术 2009(12)

5.贺博.程善美.龚博单相混合三电平PWM整流器的研究[期刊论文]-电气自动化 2012(1)

6.宋文胜.冯晓云一种单相空间矢量脉宽调制优化方法[期刊论文]-电工技术学报 2011(4)

7.宋文胜.冯晓云一种单相三电平SVPWM调制与载波SPWM内在联系[期刊论文]-电工技术学报 2012(6)

8.宋文胜.冯晓云基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法[期刊论文]-中国电机工程学报2011(36)

9.冯晓云.宋文胜单相三电平整流器的SVPWM与中点电位控制方法[期刊论文]-西南交通大学学报 2009(3)

10.张志.谢运祥.乐江源.陈林二极管钳位型单相三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法[期刊论文]-中国电机工程学

报 2010(27)

11.张志.谢运祥.乐江源.陈林消除中点电位低频振荡的三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法[期刊论文]-电工技术学报 2011(3)

12.张志.谢运祥.乐江源.陈林一种消除中点电位低频振荡的三电平逆变器载波调制方法[期刊论文]-电力自动化设备 2010(4)

本文链接：https://www.360docs.net/doc/4f14656099.html,/Periodical_dgjsxb200707012.aspx

两电平和三电平脉冲整流器的比较

两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班组员：杨洋20121550 曾绍桓20121543 徐刚堂20121544 代思瑶20121565 黄异彩20121569 赵杰20121571

两电平与三电平的脉冲波形比较我国引进的时速200公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI 、CRHS 动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。为了降低开关管的电压应力和改善PWM 整流器网侧输出波形,CRHZ 动车组采用了二极管箱位三电平PWM 整流器电路结构。下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。 1.1两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平Pwm 整流器主电路如图2一1所示,网侧漏感L 二起传递和储存能量,抑制高次谐波的作用;支撑电容Cd 起抑制高次谐波,减少直流电压纹波的作用;电感LZ 和电容CZ 形成串联谐振电路,用于滤除电网的2次谐波分量。把开关器件(这里采用IGBT)视为理想开关元件,定义理想开关函数S,和S,,从而得到如图2一2所示简化等效电路。两电平PWM 脉冲整流电路两电平PWM 整流器等效电路由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则a 1S 与a 2S 、b 1S 与b 2S 不能同时导通和关断,驱动信号应该互补。PWM 整流器网侧输入端电压ab U 取值有dc U 、0、-dc U 三种电平,有效的开关组合有22=4种,即S,S,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM 整流器输入端电压ab U 有如下关系:

ab U =（B A S S -）dc U 则由式(2一2),系统的瞬时等值电路如图2一3所示瞬时等值电路由图2- 3可见,通过不同的控制方法适当调节“ab U 的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数;同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量,也就控制了直流侧输出电压。因此,通常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制方式。此等值电路的电压矢量平衡方程为: ab t iN i d d U R L U N N N N ++= 对应于四个开关的不同工作状态,电路共有以下三种工作模式: 工作模式1：B A S S =00或11,即下桥臂开关或上桥臂开关全部导通,则此时“ab U =0,电容d C 向负载供电,直流电压通过负载形成回路释放能量,直流电压下降,因此, 为了保证直流侧电压的稳定,工作模式1的导通时间比较短,这也是在空间电压矢量调制中,两个零矢量的作用时间要比其他六个矢量的作用时间短的原因。另一方面,网侧电压N U 二两端电压直接加在电感N L 上,对电感N L 充、放电。此时对应的电压矢量平衡方程如下(忽略等效电阻的影响): N U =N L t i d d N 工作模式3:B A S S =10,等效电路如图2- 4(b)所示,则ab U =dc U 。N U >0,储存在电感中的能量向负载L R 和电容d C 释放,电感电流N i 下降,一方面给电容充电,使得直流电压上升,保证直流电压稳定,同时高次谐波电流通过电容形成低阻抗回路;另一方面给负载提供恒定的电流。此时对应的电压矢量平衡方程如下: N L t i d d N =N U -dc U

钳位电路

反激式电源中MOSFET的钳位电路输出功率100W以下的AC/DC电源通常都采用反激式拓扑结构。这种电源成本较低，使用一个控制器就能提供多路输出跟踪，因此受到设计师们的青睐，且已成为元件数少的AC/DC转换器的标准设计结构。不过，反激式电源的一个缺点是会对初级开关元件产生高应力。反激式拓扑结构的工作原理，是在电源导通期间将能量储存在变压器中，在关断期间再将这些能量传递到输出。反激式变压器由一个磁芯上的两个或多个耦合绕组构成，激磁能量在被传递到次级之前，一直储存在磁芯的串联气隙间。实际上，绕组之间的耦合从不会达到完美匹配，并且不是所有的能量都通过该气隙进行传递。少量的能源储存在绕组内和绕组之间，这部分能量被称为变压器漏感。开关断开后，漏感能量不会传递到次级，而是在变压器初级绕组和开关之间产生高压尖峰。此外，还会在断开的开关和初级绕组的等效电容与变压器的漏感之间，产生高频振铃(图1)。图1：漏感产生的漏极节点开关瞬态如果该尖峰的峰值电压超过开关元件(通常为功率MOSFET)的击穿电压，就会导致破坏性故障。此外，漏极节点的高幅振铃还会产生大量EMI。对于输出功率在约2W以上的电源来说，可以使用钳位电路来安全耗散漏感能量，达到控制MOSFET电压尖峰的目的。钳位的工作原理

钳位电路用于将MOSFET上的最大电压控制到特定值，一旦MOSFET电压达到阈值，所有额外的漏感能量都会转移到钳位电路，或者先储存起来慢慢耗散，或者重新送回主电路。钳位的一个缺点是它会耗散功率并降低效率，因此，有许多不同类型的钳位电路可供选择(图2)。有多种钳位使用齐纳二极管来降低功耗，但它们会在齐纳二极管快速导通时增加EMI的产生量。RCD钳位能够很好地平衡效率、EMI产生量和成本，因此最为常用。图2：不同类型的钳位电路钳位 RCD钳位的工作原理为：MOSFET关断后，次级二极管立即保持反向偏置，励磁电流对漏极电容充电(图3a)。当初级绕组电压达到由变压器匝数所定义的反射输出电压(VOR)时，次级二极管关断，励磁能量传递到次级。漏感能量继续对变压器和漏极电容充电，直到初级绕组电压等于箝位电容电压(图3b)。图3：RCD钳位电路的初级侧钳位 Vc=钳位电压此时，阻断二极管导通，漏感能量被转移到钳位电容(图4a)。经由电容吸收的充电电流将漏极节点峰值电压钳位到VIN(MAX)+VC(MAX)。漏感能量完全转移后，阻断二极管关断，钳位电容放电到钳位电阻，直到下一个周期开始(图4b)。通常会添加一个小电阻与阻断二极管串联，以衰减在充电周期结束时变压器电感和钳位电容之间产生的任何振荡。这一完整周期会在钳位电路中造成电压纹波(称为VDELTA)，纹波幅度通过调节并联电容和电阻的大小来控制(图5)。

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C1、C2串联起来来支撑并均衡直流侧电压，C1=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的方向为正方向。 (l) 当Sa1，、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Sa1、Sa2，该相输出端电位等同于正极点电位，输出电压U=+V dc/2; 若负载电流为负方向，则电流流过与主开关管Sa1、Sa2反并联的续流二极管对电容C1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=+V dc/2。通常标识为所谓的“1”状态，如图所示。

限幅与钳位电路分析

欢迎光临实用电子技术网愿你在这里有所收获！实用电子技术网返回电子知识限幅与箝位电路一、限幅电路图一是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui

图三、任意电平箝位电路箝位电路可以把信号箝位于某一固定电平上，如图三（a）电路，当输入Ui=0期间，D截止，Uo=-Eo；而当输入Ui突变到Um瞬间，电容C相当短路，输出Uo由-Eo突变至Um，这时D截止，C经R及Eo充电，但充电速度很慢，使Uo随C充电稍有下降；当Ui从Um下降为零瞬间，Uo也负跳幅值Um，此时D导通，C放电很快，因此输出信号起始电平箝位于-Eoo同理，电路（b）的输出信号箝位于Eoo值得注意的是，箝位电路不仅使输出信号的起始电平箝位于某一电平，而且能使输出信号的顶部电平箝位于某一数值，电路元件估算公式如下： -------------------------------------------------式一式中：Rf、Rr为二极管正向、反向电阻。箝位电路的电容量为： C= ---------------------------------------------------------------式二式中：C′≤T ρ/3Rs+Rf C″≥100（Tr/R) 其中Tp为输入脉冲信号持续期，Tr为间歇期，Rs为输入信号源内阻。要选用正、反电阻相差大的二极管，如要求变化速度快及反向恢复时间短，则选硅二极管如2CK型为宜，若要求箝位靠近零电平，则选锗二极管2AK型为合适。

(完整版)三电平逆变器的主电路结构及其工作原理

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C1、C2串联起来来支撑并均衡直流侧电压，C1=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的方向为正方向。 (l) 当Sa1，、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Sa1、Sa2，该相输出端电位等同于正极点电位，输出电压U=+V dc/2; 若负载电流为负方向，则电流流过与主开关管Sa1、Sa2反并联的续流二极管对电容C1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=+V dc/2。通常标识为所谓的“1”状态，如图所示。

“1”状态“0”状态 “-1”状态 (2) 当Sa2、Sa3导通，Sa1、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D a1，主开关管Sa2:，该相输出端电位等同与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D a2，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，Sa1、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=-V dc/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=-V dc/2。通常标识为“-1”状态，如图所示。

脉冲整流器说明书

目录关于本手册本手册的目的本手册的适用性本手册的组成前言本系列产品的概括高频开关电源的示图性能与技术指标机械参数技术参数安装和启动使用工具和连接线用材料安装要求注意事项启动操作面板控制和显示功能说明数字电压/电流显示表启动开关开关稳流稳压开关简要操作说明

维护工作地方使用环境使用电压连接线检查使用情况反馈表常见故障排除

关于本手册本手册的目的本手册主要是提供给您作为使用SDD系列产品的安装、检查、操作的参考资料，同时也列出简单的故障排除方法，供使用人员依照手册所说明的步骤逐步完成设备的安装调试工作。本手册的适用性本手册是针对本公司生产的SDD系列双脉冲电源（整流器）的使用、操作、维护而编写。因电镀工程有多类镀种，不同镀种、不同的工件应用不同的电镀工艺；这些工艺应由用户自己调整掌握，本手册说明对电镀工艺效果不负有责任。本手册的构成本手册主要由以下几部份内容构成性能指标安装和启动操作维护

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前言本系列产品概括 SDD 系列智能高频开关电源是我公司研制的新型开关电源产品，采用全方位防腐材料及工艺,多波形、多功能输出选择，满足不同镀种需要，通过面板按键操作控制，大屏幕荧光显示，具有安装、维护、操作、灵活方便、安全可靠等特点。本设备采用STP （直流）换向功能，提供：双脉冲、直流、正弦波、单脉冲等波形输出选择，用于满足着色工艺要的需要；示意图输出正极铜排输入电源线操作面板 INPUT 220VAC OUTPUT

三相三电平逆变器SVPWM算法文档

基于 matlab 的三相三电平逆变器 SVPWM 算法
2010-11-8 19:51:00 来源：作者：
摘要：摘要：本文介绍了二极管中点箝位式三电平电压型逆变器为主电路的逆变装置，详细分析了三相三电平逆变器 SVPWM 传统算法的原理，详细阐述了 SVPWM 波形发生的方法， Matlab/simulink 里以三电平逆变器为对象进行了仿真分析。在仿真结果与二电平进行了比较，结果证实了三电平控制方法的有效性和模型的正确性,为三电平逆变器的研究提供了一个有效的参考。伴随着高速列车的引进，我国铁路事业进入了高速时代，其中对 CRH2 机车关键技术的研究已经有突破性进展。该车上的变频装置属于大容量、高电压变频装置，由于目前的单管容量以及传统的两电平的控制方式均无法满足应用要求，于是采用三电平控制器，三电平可以使开关器件承受的压降降低、改善输出波形的波形质量、减小逆变器和负载收到的冲击等优点，采用在高速列车动车组上。所谓三电平每相桥臂由 4 个电力电子开关器件串联组成，直流回路中性点 0(其电位为零)由 2 个箝位二级管引出，分别接到上、下桥臂的中间，这样，每个电力电子开关器件的耐压值可降低一半，故结构更适合于中压大功率交流传动控制，这也是目前广泛应用的拓扑结构。三电平中点箝位式逆变器主电路如图 1 所示。
图 1 三电平中点钳位式逆变器主电路三电平逆变器的 Park 矢量为
（1）通常，逆变器利用开关器件的开通和关断经由各相只输出+Udc/2，0，-Udc/2 三种电压，通式(1)变换，输出电压矢量仅有 27 种类型，也就是说逆变器输出 27 种基本矢量，如表 1 所示。这里，一般将幅值为 2Udc/3 的矢量定义为大电压矢量，如 PNN，PPN；幅值为 3 Udc/3 的矢量定义为中电压矢量，如 PON；幅值为 Udc/3 的矢量定义为小电压矢量，如 POO，ONN。以上三类矢量可以分别简称为大矢量、中矢量和小矢量。
基本矢量类型长矢量中矢量短矢量对应的三相输出开关状态 pnn ppn npn npp nnp pnp Pop opn npo nop onp pno Poo onn ppo oon opo non Opp noo opp noo pop non

[三电平逆变器的主电路结构及其工作原理]三电平逆变器工作原理

[三电平逆变器的主电路结构及其工作原理]三电平逆变器工作原理三电平逆变器的主电路结构及其原理所谓三电平是指逆变器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C1、C2串联起来来支撑并均衡直流侧电压，C1=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的方向为正方向。 (l) 当Sa1、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Sa1、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Sa1、Sa2反并联的续流二极管对电容C1

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“1”状态，如图所示。 “1”状态“0”状态 “-1”状态 (2) 当Sa2、Sa3导通，Sa1、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Da1，主开关管Sa2:，该相输出端电位等同与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，Sa1、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“-1”状态，如图所示。三电平逆变器工作状态间的转换

二极管钳位电路

二极管钳位电路钳位电路 (1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。 (2)基本元件：二极管D、电容器C及电阻器R（直流电池VR）。 (3)类别：负钳位器与正钳位器。 (4)注意事项 D均假设为理想，RC的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。任何交流讯号都可以产生钳位作用。负钳位器 (1)简单型工作原理 Vi正半周时,DON,C充电至V值,Vo=0V。 Vi负半周时，DOFF，Vo=－2V。 (2)加偏压型工作原理 Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V1(a)图或－V1(b)图。 Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=V C + Vi（负半周）=2V。 re5838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号几种二极管负钳位器电路比较

正钳位器 (1)简单型工作原理 Vi负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），Vo=0V。Vi正半周时，DOFF，Vo=V C + V i（正半周） =2V。 (2)加偏压型

判断输出波形的简易方法 1 由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2 由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为，则波形必须向上移动；若二极管的方向为，则波形必须往下移动。 3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。几种二极管正钳位器电路比较

补充：二极管的钳位作用，是指把高电位拉到低电位；二极管的稳压作用，是指一种专用的稳压管，它是有固定稳压参数的，在电路上是把负极接在电路的正极上，正极接在地端，当电路中的电压高于稳压二极管稳压值时，稳压二极管瞬间对地反向导通，当把电压降到低于该稳压值时二极管截止，起到稳压保护电路中元件的作用。不一定非得用稳压二极管来稳压，用一般的二极管串联也行，例如三个二极管串联，负极接地正极一路接负载，一路接一足够大的电阻再接电源就可以实现伏的稳压。

钳位电路

钳位电路（Clamping Circuit）跟前面所说的限幅电路不同，它的作用不是限制信号的电压幅值，而是把整个信号幅值进行直流平移。最后的输出波形与输入波形的形状不变，只是在输入信号的基础上增加了直流分量。该直流分量的大小取决于电路本身的具体参数。钳位电路的应用也很多，在我们家里的彩色电视机里有它的身影。在其中它起到恢复电视亮度信号的直流分量。稍微想一下，电视的信号肯定不是有规律的波形，那么钳位电路肯定不用知道确切的波形，就能把直流分量调出来。那么二极管在会充当什么角色呢？还是先来看看下图的二极管钳位电路：以正弦信号为例：输入为v i=V m sin(ωt)来分析该电路是如何钳位的。为了简单起见，设电容的初始电压V C(0)=0，二极管D是理想的。则当

时间t由0时刻增至T/4时，v i达到其峰值V m，电容的电压也被充至峰值V m。随之，v i下降，很显然，二极管处于反偏截至状态，电容的电压没有地方放电，只能保持V m不变。因而可得输出电压 v o=-v c+v i=-V m+V m sin(ωt)。由此可见，输出电压被钳住了，输出与输入的波形相同，不同的只是输出波形进行了-V m的直流平移。下图是上图仿真结果的波形图的比较：正弦波形三角波形对上面的波形图说明一下：红色为输入波形，黑色为输出波形。大家可能有疑问了。根据上面的原理分析这不对啊！不是反了吗？对！是反了！

不过不是我说反了，而是我把二极管接反了。这就对了！二极管的方向只是影响直流平移的方向而已。也就是正移和负移。看看二极管又是功不可没啊！大家可以从上面波形图看到，输出的波形相对输入波形抬高了，即多加了一个直流分量，两者的波形形状没有发生变化。这也就完成了钳位功能。

三电平逆变器的主电路结构及其工作原理

三电平逆变器的主电路结构及其工作原理 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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C1、C2串联起来来支撑并均衡直流侧电压，C1=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的方向为正方向。 (l) 当Sa1，、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Sa1、Sa2，该相输出端电位等同于正极点电位，输出电压 U=+V dc/2;若负载电流为负方向，则电流流过与主开关管Sa1、Sa2反并联的续流二极管对电容C1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=+V dc/2。通常标识为所谓的“1”状态，如图所示。

三电平光伏并网逆变器的设计和仿真

三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM抑制策略研究发布:2011-09-07 | 作者: | 来源: mahuaxiao | 查看:436次 | 用户关注：摘要：本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中产生的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上，对通常SVPWM调制技术进行改进,调整了有效矢量的选择范围,并对开关次序进行优化。该空间矢量合成算法克服了SPWM调制存在的母线电压利用率低，线性调制区小的问题。仿真结果表明，该算法可以将共模电压幅值抑制到普通SVPWM算法的1/2，具有良好的有效性和实用性。1引言目前,多电平变流器以其突出的优点在高压大摘要：本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中产生的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上，对通常SVPWM调制技术进行改进, 调整了有效矢量的选择范围, 并对开关次序进行优化。该空间矢量合成算法克服了SPWM调制存在的母线电压利用率低，线性调制区小的问题。仿真结果表明，该算法可以将共模电压幅值抑制到普通SVPWM算法的1/2，具有良好的有效性和实用性。 1 引言目前, 多电平变流器以其突出的优点在高压大功率变流器中得到了日益广泛的应用,它不仅能减少输出波形的谐波，也易于进行模块化设计[1, 2]。二极管中点箝位式(NPC)三电平拓扑结构即是高压大功率变频器的主流拓扑结构之一[3] 。然而在三电平变流器的应用中, 也出现了一些问题，特别是共模电压问题。目前，变频器共模电压的抑制方法主要有两种：一是外加无源滤波器等，或有源滤波器[4-6]，这类方法会导致体积和成本显著增加，且不易应用于高压大容量场合；二是通过控制策略从源头减小共模电压，文献[7]、[8]提出一种SPWM消除共模电压的调制方法。该方式是通过异相调制来消除开关共模电压,但是存在直流电压利用率低、线性调制区过小的问题。针对SPWM调制的电压利用率低、不利于运用于各种调制比工况下的缺点，本文从三电平逆变器共模电压形成机理出发，提出了一种基于优化电压空间矢量(SVPWM)方法, 可有效抑制三电平逆变器输出共模电压。并通过 Matlab/Simulink软件对该方法进行了仿真验证, 结果表明效果良好。 2 光伏三电平逆变器及其共模电压本文研究的三电平光伏逆变器系统如图1所示。其输入为光伏阵列的直流电压，逆变器主拓扑为NPC三电平结构。设直流母线电压的幅值为Vdc,用开关状态字“1”,“0”和“-1”分别表示逆变器每相输出为+Vdc/2、0和-Vdc/2的三种状态,则三相三电平逆变器总共有27种不同的开关状态。根据幅值和相位可以画出三电平逆变器的电压空间矢量图，具体如图2所示。

RCD钳位电路分析及参数设计word版本

4 RCD钳位电路 4.1基本原理分析由于变压器漏感的存在，反激变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，使得开关管承受较高的电压应力，甚至可能导致开关管损坏。因此，为确保反激变换器安全可靠工作，必须引入钳位电路吸收漏感能量。钳位电路可分为有源和无源钳位电路两类，其中无源钳位电路因不需控制和驱动电路而被广泛应用。在无源钳位电路中，RCD 钳位电路因结构简单、体积小、成本低而倍受青睐。 RCD钳位电路在吸收漏感能量的时候，同时也会吸收变压器中的一部分储能，所以RCD钳位电路参数的选择，以及能耗到底为多少，想要确定这些情况会变得比较复杂。对其做详细的分析是非常必要的，因为它关系到开关管上的尖峰电压，从而影响到开关管的选择，进而会影响到EMI，并且，RCD电路设计不当，会对效率造成影响，而过多的能量损耗又会带来温升问题，所以说RCD钳位电路可以说是很重要的部分。图9

图10 图11

反激变换器RCD 钳位电路的能量转移过程可分成5 阶段，详细分析如下：1）t0-t1阶段。开关管T1导通，二极管D1、D2因反偏而截止，钳位电容C1通过电阻R1释放能量，电容两端电压UC下降；同时，输入电压Ui加在变压器原边电感LP两端，原边电感电流ip线性上升，其储能随着增加，直到t1时刻，开关管T1关断，ip增加到最大值。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(a)所示。 2）t1-t2阶段。从t1时刻开始，开关管进入关断过程，流过开关管的电流id 开始减小并快速下降到零；同时，此阶段二极管D2仍未导通，而流过变压器原边的电流IP首先给漏源寄生电容Cds恒流充电(因LP很大)，UDS快速上升(寄生电容Cds较小)，变压器原边电感储存能量的很小一部份转移到Cds；直到t2时刻，UDS 上升到Ui+Uf(Uf为变压器副边向原边的反馈电压)。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(b)所示，钳位电容C1继续通过电阻R1释放能量。 3）t2-t3阶段。t2时刻，UDS上升到Ui+Uf后，D2开始导通，变压器原边的能量耦合到副边，并开始向负载传输能量。由于变换器为稳压输出，则由变压器副边反馈到原边的电压Uf=n(Uo+UD)(Uo为输出电压，UD为二极管D2导通压降，n为变压器的变比)可等效为一个电压源。但由于变压器不可避免存在漏感，因此，变压器原边可等效为一电压源Uf和漏感Llk串联，继续向Cds充电。直到t3时刻，UDS上升到Ui+UCV(UCV的意义如图1(b)所示)，此阶段结束。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(c)所示，钳位电容C1依然通过电阻R1释放能量。由于t1-t3阶段持续时间很短，可以认为该阶段变压器原边峰值电流IP对电容Cds恒流充电。 4）t3-t4阶段。t3时刻，UDS 上升到Ui+UCV，D1开始导通，等效的反馈电压源Uf与变压器漏感串联开始向钳位电容C1充电，因此漏源电压继续缓慢上升(由于C1的容量通常比Cds大很多)，流过回路的电流开始下降，一直到t4时刻，变压器原边漏感电流ip下降到0，二极管D1关断，开关管漏源电压上升到最大值Ui+UCP(UCP的意义如图1(b)所示)。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(d)所示。 5）t4-t5阶段。t4时刻，二极管D1已关断，但由于开关管漏源寄生电容Cds 的电压UDS=Ui+UCP>Ui，将有一反向电压加在变压器原边两端，因此，Cds与变压器原边励磁电感Ls及其漏感Llk开始谐振，其能量转移等效电路如图2(e)所示。谐振期间，开关管的漏源电压UDS逐渐下降，储存于Cds中的能量的一部份将转移到副边，另一部分能量返回输入电源，直到t5时刻谐振结束时，漏源电压UDS稳定在Ui+Uf。由于此阶段二极管D1关断，钳位电容C1通过电阻R1放电，其电压UC 将下降。结合图1和图2进行分析可知：如果反馈电压大于钳位电容电压，则在整个开关关断期间，回馈电压一直在向RCD钳位电路提供能量，而该能量最终将被

三电平逆变器SVPWM算法的研究及仿真

45 2009年第6期(总第76期) E-mail:cmee@https://www.360docs.net/doc/4f14656099.html, 收稿日期：2009-02-18 作者简介：黄珊珊，工程硕士，助理工程师。空间矢量脉宽调制技术(S p a c e V e c t o r P u l s e Width Modulation，SVPWM)以获得圆形磁链轨迹为目的,具有降低转矩脉动,减小波形畸变,提高电压利用率,提高功率因数,降低消耗,易于数字化实现等优点。而近年来，在高压、大功率变换电路中，一种新型的变换器——箝位二极管式电压型三电平逆变器，由于其相对于传统两电平电压型逆变器表现出明显的优势，引起了越来越多的关注。电压型逆变器输出性能主要取决于调制算法，S V P W M技术以其易于数字实现，电压利用率高等优点，且随着新型器件的出现，得到了广泛应用。为了更好地理解算法的原理，便于控制系统仿真的实现，本文详细介绍了三电平空间矢量S V P W M算法的基本原理，并给出了在S i m u l i n k环境下三电平空间矢量SVPWM算法的实现方法 ,并进行仿真验证。一、三电平电压空间矢量基本原理图1为三电平逆变器的主电路图。三电平逆变器每个桥臂有四个开关器件。三点平的参考空间电压矢量定义为：图1 三电平逆变器的主电路图其中，，U a 、U b 、U c 为输入参考电压，仿真中用∣V ref ∣=abs (V ref )和a=angle(V ref )可以分别得到幅值和相角。对于其中一相来说，以电源中点为参考点，可以输出+V d c /2，0和-V d c /2三种电平，也即三种状态：P ，O ， n 。引入开关函数S u ，S v ，S w ，则逆变器输出矢量可记为：其中S u ，S v ，S w ，可取1，0，-1三种状态(对应P ， O ，n )。所以三相三电平逆变器合成电压矢量数为27 种。图2为三电平逆变器空间电压矢量图。图2 三电平逆变器空间电压矢量图电压矢量有6个幅值为V d c的大矢量，6个幅值为的中矢量，12个幅值为的小矢量和3个零矢三电平逆变器SVPWM算法的研究及仿真黄珊珊广东工业大学广东广州 510060 摘要：文章分析了三电平空间矢量算法(S V P W M)的基本原理,采用一种首发矢量全部采用负小矢量的空间矢量调制算法，给出了小三角形区域判断规则、推导了各合成电压矢量的作用时间、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量的作用顺序和SVPWM 信号的产生方法，探讨了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素。仿真实验结果证实了本文提出的空间电压矢量调制算法的有效性。关键词：逆变器空间矢量三电平 SVPWM算法

二极管限位与钳位

二极管限位与钳位电路发布时间:2011-12-13 13:45:49 访问次数:3107 有一种二极管电路，称为限位器(limiter或clipper)， S5H1410X01-Q0可将信号的电压在某个固定值以上，或以下的部分截掉。另一种二极管电路，称为钳位器，可将直流电压叠加到信号上，或者恢复信号的原有直流幅值。这一节我们将介绍限位器和钳位器的二极管电路。在学习完本节的内容后，你应该能够：说明并且分析二极管限位和钳位电路的工作原理；说明二极管限位器的工作原理；计算出加上偏压后的限位器输出电压；使用分压器的偏压方式，设定限位器的幅值；说明二极管钳位器的工作原理。 1.二极管限位器图2. 34(a)显示的二极管限位器(limiter或者clipper)，会限制或者截掉输入电压的正半周部分。当输入电压进入正半周期，二极管处于正向偏压状态。因为二极管的阴极是接地电位(OV)，于是阳极的电位就不能超过0.7V(假设此二极管是硅质)。于是输入电压超过这个数值时，A点的电位就被限制在10. 7V。当输入电压降回到0. 7V以下时，二极管就变成反向偏压，而变成开路的状态。输出电压的波形看起来与输入电压的负半周相似，但是波幅则是由R1和R2所组成的分压器决定，计算式如下： Vout（R L/+R1+RL）×Vin 如果R1相较RL很小，于是Vout=Vin

如果将二极管反接，如图2.34(b)，则输入电压的负半周会被截掉。在输入电压的负半周期间，此二极管是处于正向偏压，因为二极管电压降的缘故，A点的电压维持在-0.7V。当输入电压超过-0.7V，二极管就不再处于正向偏压，于是RL上就出现与输入电压成比例的电压。 (1)加上偏压的限位器可将偏压y BIAS和二极管串联，就可以调整交流电压的值，如图2.37所示。在A点的电压必须等于+0.7V，此二极管才会成为正向偏压而导通。一旦二极管导通后，在A点的电压就会被限制在+0.7V，于是所有高于此幅值的输入电压均会被截掉。

T型三电平逆变器课程设计..

摘要三相三电平逆变器具有输出电压谐波小，/ dv dt小，EMI小等优点，是高压大功率逆变器应用领域的研究热点，三相二极管中点箝位型三电平逆变器是三相三电平逆变器的一种主要拓扑，已经得到了广泛的应用。三相T型三电平逆变器，是基于三相二极管中点箝位型三电平逆变器的一种改进拓扑。这种逆变器中，每个桥臂通过反向串联的开关管实现中点箝位功能，是逆变器输出电压有三种电平。该拓扑比三相二极管中点箝位型三电平拓扑结构每相减少了两个箝位二极管，可以降低损耗并且减少逆变器体积，是一种很有发展前景的拓扑。本设计采用正弦脉宽调制（SPWM），本文介绍了三相T型三电平逆变器的设计，介绍其结构和基本工作原理，及SPWM控制法的原理，并利用SPWM控制的方法对三电平逆变器进行设计与仿真。本设计采用SIMULINK对T型三电平逆变电路建立模型，并进行仿真。关键词： T型三电平逆变器、正弦脉宽调制、SIMULINK仿真

目录第一章绪论 (6) 1.1研究背景及意义 .. 1.2三电平逆变器拓扑分类第一章 T型三电平逆变器工作原理分析 (6) 1.1逆变器的结构 1.2本章小结第二章正弦脉波调制（SPWM） (7) 3.1 PWM与SPWM的工作原理 3.2三电平逆变电路SPWM的实现 3.3本章小结第三章电路仿真与参数计算 (10) 4.1逆变器的基本要求 4.2电路图 4.3调制电路 4.4L-C滤波电路 4.5结果分析第四章课程设计小结 (14) 参考文献 (15)

第一章绪论 1.1 研究背景及意义近年来，随着经济的飞速发展，人类对能源的需求也大幅度增加，而传统能源面临着枯竭的危机。在这种情况下，我们不得不加速开发新型能源。各国的专家致力于新能源的开发与利用，光伏发电、风力发电、生物发电等各种新型发电技术已经得到了一定的应用，并且正在蓬勃的发展，尤其是光伏发电，因其成本低、稳定性较好，控制简单等优点，在各国得到了广泛的应用。受地区气象条件的影响，太阳能光伏电池板输出的直流电压极不稳定，而且电压幅值低，容量小。为了高效利用太阳能，需要将不稳定的光伏电池串、并联组合，并且经过多级电力电子变换器组合输出恒频交流电压并网运行。而把这些初始能源转化为可用电能的桥梁就是逆变器。随着开关器件的不断发展，逆变器的拓扑、调制方式和控制策略也在不断发展，控制理论在逆变器的控制上得到了很好的应用，这一切都保证了优良的供电质量。在一些高电压、大功率的应用场合，传统的两电平逆变器由于开关器件耐压限制，无法满足需求。在这种情况下，如何将低耐压开关器件应用于高电压大功率场合成为各国专家研究的热点，由此，多电平逆变器技术应运而生。多电平的概念最早是由日本专家南波江章(A.Nabae)等人在 1980 年提出的[1]，通过改变主电路的拓扑结构、增加开关器件的方式，在开关器件关断的时候将直流电压分散到各个器件两端，实现了低耐压开关器件在大功率场合应用。 1.2三电平逆变器拓扑分类常见的多电平的电路拓扑主要有三种：二极管箝位型逆变器、飞跨电容箝位型逆变器和具有独立直流电源的级联型逆变器。本文研究的 T 型三电平逆变器可以说是中点箝位型逆变器的改进拓扑，其优势主要体现在减少了电流通路中的开关器件数量，减少了传导损耗。而且与二极管箝位型三电平逆变器相比，T 型三电平逆变器的每个桥臂少用了两个箝位二极管，其控制方法和二极管箝位型三电平逆变器类似[2]。T 型三电平逆变器融合了两电平和三电平逆变器的优势，既有两电平逆变器传导损耗低，器件数目少的优点，又有三电平逆变器输出波形好，效率高的优点，是很有发展前景的一种三电平逆变器拓扑。

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择 2013-08-30 13:52 文章来源: 电源网有309人阅读过在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。本文设计分享来自“mko145”的精华帖。--------小编语前几天写了个贴子，讨论了一下 RCD公式计算出的电阻值与实际的参数为什么相差很大。(有兴趣的朋友请参看：谈谈 RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大 ) 其中有朋友提出讨论一下“RCD线路中的二极管D的选择问题”。对于二极管的选择，相信大多数工程师都很有经验。坛子里相关的讨论不算多(当然这也不是个重要的问题)。后来做了些实验，在这和大家分享一下，有兴趣的朋友请一起讨论。在上个帖子里谈到：计算误差大的其中一个原因是二极管的开关速度不够快(即便是快速恢复二极管)。各大 IC 公司的公式大都是基于这样一个假设——即二极管是理想的开关，正向导通时间是0，反向恢复时间也是0。于是由初级漏感而引起的所有的能耗都消耗在了电阻Rsn上。由这个公式计算出来的电阻数值比起实际的参数通常要小很多。大家可能会有这样的经验 - 选择越慢的二极管(反向恢复时间长)，则这个计算的误差就越大。比如说在谈谈RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大中的例子里，用的是反向恢复实际只有75nS的超快恢复二极管UF4007。假如用恢复速度慢些的二极管，那么情况会大不一样了。现在有的线路中使用开关速度很慢1N4007。在之前的帖子中，我没有提到用慢速二极管而造成的计算误差，是因为如果使用1N4007，那么就不用算了。因为误差会大到“计算本身完全失去了意义”。给大家一个直观的例子 - 在上个帖子的例子中计算出的电阻数值是33K，如果二极管用1N4007的话，实际上270K的电阻就可以了。说起二极管的开关特性，大家都会想到“二极管的反向恢复时间”。这也是衡量一个二极管开关速度的主要参数。大家对此都很熟悉。不过，下面我想先谈谈二极管的正向恢复时间：对于“二极管正向恢复时间”，好像关心的人很少。电源网的坛子里似乎也没有相关的帖子。相反，在“世纪电源”的论坛里，关于这个话题曾经有过“热闹的”辩论。有人认为“正向恢复只是书本上一个概念”。让我们先来看一下反激电源MOS管Vds 的波形。一般的RCD计算的资料中的图形是这样的：