2019两电平和三电平脉冲整流器的比较
单相三电平PWM整流器关键技术研究
单相三电平PWM整流器关键技术研究摘要：随着电力系统的迅速发展和电力负荷的快速增长，传统的整流器无法满足对电力质量和效率的要求。
单相三电平PWM整流器作为一种新型的电力电子装置，具有较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率等优点，成为了当前研究的热点之一。
本文主要研究了单相三电平PWM整流器的关键技术，包括拓扑结构、控制策略和谐波抑制等方面。
1. 引言单相三电平PWM整流器是一种将交流电转换为直流电的电力电子装置，广泛应用于电力系统中。
它通过控制开关器件的开关状态和占空比，实现对输出电压的调整和控制。
传统的整流器存在谐波较多、功率因数较低等问题，而单相三电平PWM整流器具有较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率等优点。
2. 拓扑结构单相三电平PWM整流器主要由两个H桥逆变器组成，其中一个H桥逆变器与输入交流电源相连，另一个H桥逆变器与电容并联。
该结构可以实现三个输出电平，从而减小了输出电压的谐波含量。
3. 控制策略单相三电平PWM整流器的控制策略是实现其优良性能的关键。
常见的控制策略包括基于三角载波的PWM控制和基于空间矢量调制的PWM控制。
前者通过在每个半周期内对比较器输出进行调整，实现对输出电压的控制；后者通过改变矢量图形的形状和位置，实现对输出电压和电流的精确控制。
4. 谐波抑制谐波抑制是单相三电平PWM整流器关键技术中的一个重要方面。
为了减小输出电压的谐波含量，可以采用谐波抑制技术，如添加滤波电感、采用多级拓扑结构等。
5. 结论单相三电平PWM整流器作为一种新型的电力电子装置，在电力系统中具有广泛的应用前景。
本文研究了单相三电平PWM 整流器的关键技术，包括拓扑结构、控制策略和谐波抑制等方面。
研究结果表明，采用适当的拓扑结构和控制策略，能够实现较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率。
然而，由于单相三电平PWM整流器的复杂性，还需要进一步研究和改进，以满足电力系统对电力质量和效率的要求。
两电平脉冲整流器的工作原理
T3 on,T4 off T4 on,T3 off
4
工作模式1 (Sa=1，Sb=1)：
T1
T3 D1
i2 i1 D3
Ls Rs a
us
is uab
L2
b
Cd Udc
T2
T4 D2
D4 C2
i1
1
i2
Ls Rs a Sa
us
is
0 uab
L2
b
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 Sb
Cd Udc
0
C2
Load Load
开关管T1 (或D1) 和T3 (或D3)导通，T2 (或D2)和T4 (或D4) 关断，uab=0。如果网侧电压 us>0，则网流 is 增大，网侧 电源us给电感Ls充电，直流侧电容Cd 将对负载放电.
7
工作模式4 (Sa=0，Sb=0)：
T1
D1 T3
i2 i1 D3
Ls Rs
us
is
a uab
L2
b
Cd Udc
T2
T4
C2
D2
D4
i2 i1
1
us
Ls Rs a Sa
is
0
L2
uab
b
1 Sb
Cd Udc
0
C2
Load Load
开关管T2(或D2) 和T4 (或D4)导通，T1 (或D1)和T3 (或D3) 关断，uab=0。如果网侧电压 us>0，则网流 is 增大，网侧 电源us给电感Ls充电，直流侧电容Cd 将对负载放电。
一 二 牵引逆变器工作原理及其控制 3三 异步牵引电机控制
1.1 脉冲整流器概述 1.2 两电平脉冲整流器的工作原理分析
三相两电平的整流
三相两电平的整流三相两电平整流是一种常用的电力电子转换技术，广泛应用于工业和家庭电气设备中。
本文将对三相两电平整流的原理、特点和应用进行详细介绍。
一、三相两电平整流原理三相两电平整流是指通过将三相交流电转换为两个固定电平的直流电。
其原理是利用三相桥式整流电路对三相交流电进行整流，通过控制开关管的导通和截止，使得输出电压在两个电平之间切换。
在正半周，三相桥整流电路的两个开关管导通，交流电通过，输出电压为正电平；在负半周，另外两个开关管导通，交流电通过，输出电压为负电平。
通过不断切换，整流电路输出的电压在两个电平之间变化，实现了对交流电的整流。
二、三相两电平整流特点1. 输出电压稳定：三相两电平整流输出电压为两个固定电平，在电源电压和负载电流变化时，输出电压仍能保持稳定。
2. 效率高：由于整流电路中开关管的导通和截止控制，能够减少功率损耗，提高整流效率。
3. 适用范围广：三相两电平整流技术适用于各种功率和频率的交流电源，并且可以满足不同负载的需求。
4. 控制灵活：通过控制开关管的导通和截止，可以实现对输出电压的调节和控制，满足不同应用的需求。
5. 结构简单：三相两电平整流电路结构简单，可靠性高，维护成本低。
三、三相两电平整流应用1. 工业领域：三相两电平整流广泛应用于工业领域的电力电子设备中，如电机驱动、变频器、电焊机等。
由于整流电路输出电压稳定，能够提供稳定的电源给工业设备，保证其正常运行。
2. 家庭电器：三相两电平整流技术也应用于家庭电器中，如电视机、空调等。
通过整流电路将交流电转换为直流电，保证电器的正常工作。
3. 可再生能源：随着可再生能源的发展，如风能、太阳能等，三相两电平整流技术也得到了广泛应用。
通过整流电路将可再生能源转换为直流电，进一步储存和利用。
三相两电平整流是一种常用的电力电子转换技术，具有输出电压稳定、效率高、适用范围广等特点。
它在工业和家庭电气设备中有着广泛的应用，为各行各业提供稳定可靠的电源。
三电平PWM整流器研究
关键词：三电平 PWM 整流器 中点控制方法
数学模型空间矢量 双闭环控制
PWM 中点平衡问题 复合控制
I
ABSTRACT
In recent years, high- voltage and high-power power electronics devices have been widely used.
Compound control
III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律效果由本人承担。
6.两电平脉冲整流器的工作原理
i1
Load
Cd D4 C2
Udc
D2 T4
0
C2
主电路 Uab的取值有Udc 、0和 -Udc三种电平.
1, T3 on,T4 off Sa 0, T4 on,T3 off
等效电路
电路有22 = 4 个开关状态，对应着四种工作模式.
1, T3 on,T4 off Sb 0, T4 on,T3 off
6
Load
us
is
Cd
工作模式3 (Sa=0，Sb=1)：
T1 Ls us is Rs uab T2 D1 a D2 T3 i2 D3 L2 i1
Ls Rs uab a 1 0 b 1 Sb 0 i2 Sa L2 Cd C2 Udc i1
Load
b T4 D4
C2
开关管T2(或D2) 和T3 (或D3)导通，T1 (或D1)和T4 (或D4) 关断， uab=-Udc. 在这种状态下，当电流 is<0，反向电流 给直流侧电容Cd充电.
一
二
牵引逆变器工作原理及其控制
三 3
异步牵引电机控制
1.1 脉冲整流器概述
1.2 两电平脉冲整流器的工作原理分析
1.3 三电平脉冲整流器的工作原理分析 1.4 四象限脉冲整流器的控制与调制技术
创新、自主研发
3
T1 Ls us is Rs uab 2
D1 a
T3
i2 D3 L2 b
i1
Ls Rs uab a 1 0 b 1 i2 Sa L2 Sb
4
Load
us
is
Cd
Udc
工作模式1 (Sa=1，Sb=1)：
T1 Ls us is Rs uab T2 a T4 D1 T3 i2 D3 L2 b D2 D4 i1
三电平PWM整流器几个关键问题的分析
ｔ ｅ－ ｖｌｖｌｇ ｐｃ ｅｔｒｐ ｌ ｉ ｈ ｍ ｄ ｌｉｎ Ｓ Ｐ ｈ ｅｌ ｅ ｏａｅ ｓａｅ ｖｃ ｕｓ ｗｄ ｏｕ￣ ｏ （ Ｖ ＷＭ）ｔｃｎｑ ｅ ｓｍ ｅ ｉ ｄａ ａ ｓ ｓｇｔａｏｔｔｅ ｒ ｅ ｔ ｏ ｅ ｔ ｅｈ ｉｕ ，ｏ ｅｄｔ ｌ ｎｌ ｉ ｉ ｏ ｂ ｕ ａｅ ｙｓ ｈ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｒ ｅ １ｖ ｌ Ｗ Ｍ ｒ ｃｉ ｅ ｔｐ ｌｇ ｉ ａ ａｙ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｖ ｌ ｇ ｎ ｃ ｒｅ ｔ ｏ ｂ ｅ ｌｓ ｄｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｅ ．ｅ ｅ Ｐ ｅ ｔ ｉ ｒ ｏ ｏ ｏ ｙ ｓ ｎ ｌｚ ｄ， ｓ ｈ ｏ ｔ ｅ ａ ｄ ｕ ｒ ｎ ｄ ｕ ｌ ｃｏ ｅ ｌｏ ｏ ｔｏ ｆ ｎ ａ
ｄ ｔｒ ｉ ｅ ｐａ ａ ｅｅ ｓ ｏ ｈｅ ｅ ｌｔｒ ａ ｅ ｐｒｖ ｄ， ｎ ｔ ｉ ｂ ｓｓ， ｓｎ ｅ ｅｍ ｎｅ ｔ ｒ ｍ ｔｒ ｆ ｔ ｒｇ ａ ｏ ｒ ｏ ｅ ｏ ｈ ｓ ａ ｉ ｕ ｉｇ ＴＭ Ｓ３ ０Ｆ ｈ ｕ ２ ２８１ ＤＳＰ Ｓ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｅ ｐｂ ｓ ｄ， ２ ａ ｈ ｉ ｈｉ ａ ｅ ｐ ｏｏｙｐ ｅ ｅｏ ｒ ｔｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔ ｓ ｃ ｍ ｐｅ ｅ ａ ｂ ａｎ ａ ｓ ｔｓａ ｔｒ ｅ ｕ ｔ． ｎ ｉ ｏ ｌｔ ｄ， ｎｄ ｏ ｔ ｉ ａ ｉｆ ｃｏ ｙ ｒ ｓ ｌｓ
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 tiN 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。
7.三电平脉冲整流器的工作原理
a 1 Sb 0 -1
u2
in n
开关管Ta3,Ta4,Tb3和Tb4导通，Ta1,Ta2,Tb1和Tb2关断
网侧端电压uao=-u2，ubo=-u2，uab=0。如果网侧电源电 压us>0，则正向网侧电流is增大，电容C1和C2通过负载 电流放电。
13
Load
U dc
us
Udc
9种工作模式与对应的电压
4
Load
Udc
us
is
o
Udc
工作模式 1 (Sa=1，Sb=1)：
开关管Ta1,Ta2,Tb1和Tb2导通，Ta3,Ta4,Tb3和Tb4关断，网侧 端电压uao=u1，ubo=u1， uab=0。如果网侧电源电压 us>0， 网侧电源给电感 Ls充电，网侧电流 is增大，电感储能，电 容C1和C2通过负载电流放电。
5
工作模式 2 (Sa=1，Sb=0)：
Ta1 Ta2 Tb1 Tb2 a Tb3 Tb4 b o
ip
p
ip
C1
u1
p C1 o io C2
u1
1 Ls is
Load
Rs uab
Sa -1 0 b
a 1 Sb 0 -1
Ls us is
Rs
uab Ta3 Ta4
io
C2
u2
u2
in n
in n
开关管Ta1,Ta2,Tb2和Tb3导通，Ta3,Ta4,Tb1和Tb4关断。 网侧端电压 uao=u1， ubo=0， uab=u1。如果正向电源电压 us大于（或小于）直流侧电压Udc的一半，则网侧电流is 增大（或减小），网侧电流is对电容 C1进行充电，而电 容C1和C2都对负载放电。（ 电容电压不平衡）
两种IGCT三电平变频产品功率部分的比较
两种IGCT 三电平变频产品功率部分的比较楚子林,徐道恒,赵相宾,许希,伍丰林(天津电气传动设计研究所,天津300180)摘要:目前在中压兆瓦级变频应用中IGCT 器件比GT O 和H VI GBT 有更多的综合优势。
在兆瓦级变频应用领域,基于I GCT 器件的中压变频器产品已经越来越多地得到应用。
两家国际知名电气公司ABB 和SI EM EN S 都生产基于中点钳位三电平拓扑的中压变频系列产品。
简单介绍了两家公司的电压型中压变频器产品,并试图通过对这两家公司的两种典型产品功率部分的简单比较,来说明两家公司相关产品功率部分的若干技术特点。
关键词:IG CT 器件;中点钳位;三电平结构;水冷散热器;电压型变频器中图分类号:T P21 文献标识码:APower Stage Comparison of Two IGCT 3Level NPC InverterCH U Zi O lin,XU Dao O heng,ZH AO Xiang O bin,XU Xi,WU Feng O lin(T ianj in D esig n &Res ear ch I nstitute of Electric D r ive,T ianj in 300180,China)Abstract:T he state of the art of hig h pow er sw itching device in medium vo ltag e mega watt applicatio n is the I nteg rate G ate Co mmutat ed T hy risto r,IG CT ,w hich has mo re adv antag es o ver the G T O and H V IG BT.M or e and mor e meg a w att medium voltag e conver ter pr oducts based on IG CT a re bing used.T w o famous com -panies,A BB and SIEM ENS,hav e their o wn product ser ies based on I GCT in 3level N PC topolog ies.T hispaper first briefly int roduced the v oltage so ur ce medium voltage co nv erter product s of the tw o companies and then tr y to explain the specialty v ia t he co mpa rison of t he po wer stag e of tw o typical conver ter by the t wo com -panies.Key words:IGCT ;neutr al point clam ped;3level topolog y;water co ol heat sink;v oltage source conver ter作者简介:楚子林(1963-),男,高工,Email:chu zilin@1 引言集成门极换向晶闸管IGCT 器件自问世以来以其导通压降小、无需过压吸收回路、控制简单可靠、开关速度快等诸多比GTO 器件更为先进的性能指标,正在逐步取代GT O,成为当前中压兆瓦级电压型变频器的首选功率器件。
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徐刚堂代思瑶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: 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。
三电平逆变器电压利用率 -回复
三电平逆变器电压利用率-回复什么是三电平逆变器？三电平逆变器（Three-Level Inverter）是一种用于交流电电压逆变的设备。
它有三种输出电压级别，即正电压、负电压和零电压。
相比传统的二电平逆变器，三电平逆变器能提供更高质量的输出电压，降低谐波含量，并提升电压利用率。
在工业和电力领域中，三电平逆变器被广泛应用于不同的应用场景，如电机驱动、太阳能发电系统、风力发电系统等。
什么是电压利用率？电压利用率是指逆变器输出电压与输入电压之间的比值，是衡量逆变器能否有效利用输入电压能量的重要指标。
较高的电压利用率可以减少电能损失，提高系统效率。
在选用逆变器时，电压利用率是一个关键的考虑因素。
三电平逆变器如何提高电压利用率？三电平逆变器通过使用三个不同的输出电压级别，可以更好地适应输入电压，提高了电压利用率。
三个输出电压级别分别为正电压、负电压和零电压。
在传统的二电平逆变器中，只能产生两种输出电压级别，即正电压和负电压。
而在三电平逆变器中，通过添加一个零电压级别，能够更好地适应输入电压的波形，从而提高了电压利用率。
具体来说，三电平逆变器采用了两个半桥变换器，分别控制正极和负极输出电压。
这两个半桥变换器的输出能够生成正、负两个电压级别。
此外，通过在电路中加入一个中性点，即零电压级别，可以在正级别和负级别之间切换，并产生零电压输出。
这种设计使得三电平逆变器能够在输出电压波形上更细致地控制，并且减少了谐波的含量，提高了电压利用率。
另外，为了使电压利用率进一步提高，三电平逆变器通常采用了脉宽调制技术（Pulse Width Modulation, PWM）来控制输出电压的脉冲宽度。
脉宽调制技术能够根据输入电压波形的幅值和频率，动态地调整输出电压脉冲的宽度，以实现更好的电压控制和利用率。
总结：三电平逆变器通过添加零电压级别，能够更好地适应输入电压波形，提高电压利用率。
其采用的脉宽调制技术能够进一步优化输出电压控制，提高系统效率。
三电平PWM整流器双闭环控制系统研究
三电平PWM整流器双闭环控制系统研究1引言三电平PWM整流器相对于两电平整流器，每个功率器件承受的关断电压仅为直流侧电压的一半，并且在相同的开关频率下，交流侧的电压和电流谐波含量低，直流电压纹波小，具有网侧电流谐波畸变率(THDi)低、器件承压低、开关频率低、输出du/d t小、波电感的体积和直流母线电容的容量小等优点，在高压大功率传动、高压直流输电、并网发电等领域，三电平PWM整流器有着广泛的应用前景。
三电平PWM整流器需要解决中点电压的平衡问题和控制策略问题。
控制三电平PWM整流器中点电压平衡是保证电机安全高效运行的一个重要标志，若其直流侧中点电容电压得不到平衡，结果不仅会使输出电压包含二次或更高次的偶次谐波，从而导致输出电压的畸变，而且使三相输出电流不对称，对交流传动装置会造成极大的损坏。
中点电压平衡的控制策略主要有被动控制、主动控制和滞缓控制等。
PWM整流器的控制策略主要有电压定向控制(Voltage Oriented Control，VOC)和直接功率控制( Direct Power Control，DPC)。
VOC可分别控制有功电流和无功电流，稳态性能较好，但结构和算法复杂。
DPC通过预存的开关表来选择合适的电压矢量，控制有功功率和无功功率，不需要旋转坐标变换，算法简单、动态响应快，但开关频率高、开关损耗大，而且需要高速的控制器和A/D转换器；此外，其开关频率不固定，滤波器的设计困难。
基于上述两种方法优缺点的对比，本文设计了一种固定开关频率的三电平PWM整流器直接功率控制方法，采用直流电压和功率外环，电流控制内环，保证了直流电压的稳定，以及有功功率和无功功率的解耦，并用SVPWM代替传统DPC中的滞环和开关表，开关频率固定，同时，也保证了中点电位的平衡。
2三电平PWM整流器的拓扑结构及其数学模型三电平NPC电压型PWM整流器的拓扑结构如图1所示[2]。
图1 三电平电压型PWM整流器主电路在该拓扑结构中，设网侧电压e a、e b、e c三相对称，功率器件均工作在理想状态下，交流侧电感为L，等效电阻为R，直流侧电容为C，负载电流分别为i L1、i L2，交流网侧中性点为N，母线电压中性点为O，并设负载为平衡负载。
两电平和三电平脉冲整流器的比较
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徐刚堂代思瑶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: 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。
t型三电平与两电平功率开关器件损耗计算与分析
的要求越来越高。 分布式电源较多接入低压配电系
统,低压工作场合下的并网逆变器效率提升成为人
们关注的焦点[1] 。 多电平逆变器一般应用在中压
大功率场合,其中以三电平中点钳位型( 以下简称
NPC) 逆变器应用最为广泛。 三电平 T 型逆变器由
NPC 型逆变器演变而来,由于器件耐压的限制,与
两电平逆变器一样主要应用在低压场合[2] 。 相较
器等场合[3] 。
祝
目前,市场上逆变器的主要功率器件为 IGBT。
摇 琳
随着新型宽禁带材料( SiC,GaN) 的研发,将更有利 等
于降低逆变器损耗,提高效率,而新型器件的大规模 摇
投入市场,仍有待进一步研究。 功率器件的损耗是 型
制约逆变器效率提升的一个重要因素,因此,建立器
三 电
件损耗计算模型对于分析各种影响因素以及优化逆
ZHU Lin, SONG Xuan鄄feng, LI Yong鄄gang, GENG Yi鄄wen ( College of Electrical and Power Engineering, China University of Mining and Technology,
Xuzhou 221008,China)
关键词:T 型;三电平逆变器;三次谐波注入 PWM;损耗模型;中点钳位 中图分类号:TM464摇 摇 文献标志码:A摇 摇 文章编号:1004-7018(2019)12-0035-05
Calculation and Analysis of the Loss of Power Switching Devices of Three-Level T-type and Two-Level
于两电平,T 型拓扑具有三电平的所有优势,有利于
两电平和三电平脉冲整流工作原理区别
两电平和三电平脉冲整流工作原理区别两电平和三电平脉冲整流，这话题一提起来，可能很多人就会感觉头大，不过没关系，今天我们就来聊聊这两者的区别。
想象一下，你在厨房里做饭，正准备煮一锅好汤。
两电平脉冲整流就像你用简单的锅子加热，火力一开，汤就开始咕嘟咕嘟冒泡。
火力全开，温度迅速上升，煮沸的过程直接了当。
这个过程简单明了，操作起来也不复杂，就像日常生活中的基本选择。
也许有时候温度会控制得不太好，汤也可能煮得有点焦，但整体来说，就是个很直接的方式，能把你需要的热量迅速送到。
而三电平脉冲整流就像是你用高档锅具，甚至是带有温控的慢炖锅。
你可以调节火力，让温度在不同的阶段缓慢升高，这样汤就不会一下子就煮糊了。
你慢慢地加热，感觉更加温和，味道也更为丰富。
这种方式需要更多的细致入微，操作起来稍微复杂，但好处多多，特别是在稳定性和效率方面。
你想想，调节得当，汤的味道能够更加鲜美，朋友们来家里吃饭时，你绝对是个大厨。
三电平脉冲整流在电力传输中，不仅能保持稳定，还能减少能量的损失，像是把每一滴汤都用得恰到好处。
咱们再深入聊聊这两个原理。
两电平整流的工作原理比较直接，使用简单的开关元件，就像按开关那样，电流要么流过，要么不流。
这种方式的优点是构造简单，成本低，能快速实现整流。
但是呢，这个简单的模式也有不足之处，特别是在电流波形的质量上。
波形看起来就像是过山车一样起伏不定，可能会导致一些电器在使用过程中出现不必要的麻烦。
就像是你开车的时候，遇到颠簸的路，心里那个不爽就不用多说了。
三电平整流的妙处在于它能提供更平滑的波形，就像你在开车时选择了一条平坦的大路，舒服得很。
这种整流方法不仅能更好地控制电压，还能减小谐波失真，降低电磁干扰，感觉就像给你的电器上了个保护罩，安全又安心。
三电平整流在高功率的情况下表现得尤为出色，能有效提升系统的整体效率，真的是让人拍手称赞。
不过，话说回来，三电平整流虽然好处多，但设计和实现的复杂度也让不少工程师感到头疼。
两电平逆变器和三电平逆变器
两电平逆变器和三电平逆变器大家好，今天咱们来聊一聊电力系统中的两个“硬核”存在——两电平逆变器和三电平逆变器。
听起来可能有点复杂，对吧？别担心，咱们就像在茶馆里喝着茶，慢慢聊，不急不躁。
先说说这两者的“前世今生”，让你能更清楚地知道它们到底是干啥的。
咱们从两电平逆变器开始。
你可以想象，它就像是一个开关，开了电流通过，关了电流就停了。
简单、粗暴。
它把直流电变成交流电，这样电力就能送到家里、厂里，甚至是电动汽车上。
这两电平的意思，就是它有两个状态，一个是0，一个是1。
你可以理解为开和关，电流要么是完全传输，要么就完全没有。
这种方式比较直观，效率也还不错，所以在一些场合下挺好用。
比如咱们常见的家用太阳能逆变器，很多就用的这种两电平设计。
它能把太阳能板收集到的直流电，转化成咱们可以用的交流电，让咱们的家里可以亮堂堂的。
但是，话说回来，这种两电平的方式也有缺点。
就是在切换的时候，电流的波动比较大，容易产生电磁干扰。
你可以把这想象成一辆车，在高速公路上突然刹车，车子的反应可能不太好，甚至会产生一些震动和噪音。
这就是为什么有些高端应用，比如说风力发电、大型工业设备里，通常用的不是两电平，而是三电平逆变器。
这三电平逆变器就厉害了，简直是两电平的“大哥”。
它不仅仅有“开”和“关”这两个状态，还有一个“中间档”。
你可以想象成是汽车的三挡，不仅可以加速，也能平稳驾驶。
在三电平逆变器中，电流的切换会更平稳一些，电磁干扰也小，整个系统更加稳定。
这样一来，电力转换效率更高，适用于那些对电力质量要求特别高的场合。
比如大功率的电力系统，或者一些需要精密控制的设备。
说到这里，可能你会觉得，两电平和三电平的差别，听起来就像是“低配”和“高配”版的区别。
其实不完全是。
两电平逆变器虽然简单，但成本低，应用广泛，操作起来也不复杂。
很多时候，简单的东西反而更好用，尤其是在一些要求不那么苛刻的场合。
比如你家里装的那套光伏系统，可能就是个典型的两电平逆变器，能满足日常需求，又便宜实惠。
三相两电平逆变器与三相三电平逆变器
三相两电平逆变器与三相三电平逆变器嘿，伙计们！今天我们来聊聊三相两电平逆变器和三相三电平逆变器，这两个家伙在咱们家里可是大有来头啊！它们都是用来把直流电转换成交流电的，但是它们之间还是有很大区别的。
别着急，让我慢慢给你们道来。
咱们来说说三相两电平逆变器。
这个家伙有点儿“低调”，它只有两个电平，分别是高压和低压。
虽然它没有那么高大上，但是它的性能还是挺不错的。
它的输出电压和频率可以调节，而且还支持多种保护功能，比如过压、欠压、过流等等。
所以，如果你家里的电器对电压和频率的要求不是很高，那么三相两电平逆变器就足够了。
它的价格也相对便宜一些，是个性价比很高的选择。
接下来，我们来看看三相三电平逆变器。
这个家伙可是个“大咖”，它有三个电平，分别是U、V、W。
这意味着它的输出电压和频率可以更精细地调节，而且还支持更多的保护功能。
比如，它可以实现真正的正弦波输出，这样你家里的电器就不会受到电网波动的影响了。
它还可以支持并机运行，也就是说你可以同时使用多个逆变器为家里的电器供电。
这对于那些对电力质量要求较高的家庭来说，是一个非常实用的功能。
由于它的性能更好，所以价格也相对较高。
那么，咱们家里到底该选哪个逆变器呢？这就要看你的需求了。
如果你家里的电器对电压和频率的要求不高，那么三相两电平逆变器就足够了。
而如果你家里的电器对电力质量要求较高，或者你需要同时为很多电器供电，那么三相三电平逆变器就是个更好的选择。
三相两电平逆变器和三相三电平逆变器各有优缺点，咱们要根据自己的需求来选择合适的逆变器。
不过，无论你选择哪个逆变器，都要记得买正规厂家的产品，这样才能保证安全可靠哦！好了，今天的“逆变器讲座”就到这里啦！希望对你们有所帮助。
下次再见啦！。
两电平与三电平比较
两电平与三电平比较两电平(三相三线/三相四线) 三电平(多T/I型，少双电H型) 拓扑结构输出电压波形特点结构简单、成本低、技术成熟输出电压谐波含量(THD)低、开关频率低、连接电抗小顾客关心1、功率因数：两者都能实现相同效果；2、成本：两电平有优势；三电平除正负电平外，比两电平多了一个0电平，即更低开关频率(更小电抗)即能输出谐波含量相同的波形，但为此节省的散热器和连接电抗成本不足以弥补三电平多出的IGBT和二极管成本。
3、稳定性：两电平技术成熟；顾客不关心1、机器内部到底是何构造(两电平还是三电平)；2、常规两电平输出电压谐波含量(THD)≤5%，常规三电平输出电压谐波含量(THD)≤3%，国标规定≤5%即可，且我们之前样机均≤3%；3、开关频率大小；4、体积上可能稍有关心；未来趋势成本更低—两电平波形更完美(谐波更低)—三电平户外柱上式无功补偿装置(SVG)适用于户外柱上变压器低压0.4kV侧电压系统，是采用模块式结构设计的动态无功补偿装置。
下图为SVG动态无功补偿装置基本工作原理示意图。
产品原理电压支撑原理：SVG对补偿点电压进行采样，将电压信息传递给内部处理器FPGA，以判断补偿点电压是否超过设定值，当电压超过电压上限(Umax)时，SVG输出感性电流，降低电压；当电压低于调压下限时(Umin)，SVG输出容性电流，提升电压。
最终使各相电压稳定在正常范围内。
无功补偿原理：SVG通过外部电流互感器实时检测系统或者负载电流，利用瞬时无功算法计算当前的功率因数，当系统功率因数低于设定的功率因数目标值时，快速计算出待补偿的无功电流，生成IGBT的PWM控制信号，使装置发出容性或感性的无功电流注入系统，实现动态无功补偿的目的，保证系统功率因数始终不低于设置值。
三相不平衡补偿原理：SVG通过外部CT检测系统电流，并将系统电流信息发送给内部控制器作分析处理，以判断系统是否处于不平衡状态，同时计算出达到平衡状态时各相所需要转换的电流值，然后将信号发给内部IGBT并驱动其工作，将不平衡电流从电流大的相转移到电流小的相，最后达到三相平衡状态；产品用途1、提高功率因数，降低电网损耗，提高使用效率；2、稳定电网电压，避免电网电压出现降低、波动和闪变；3、降低变压器温升和噪音，延长变压器使用寿命；4、变压器过载能力提高，提升有效使用容量；5、改善电压畸变，排除零线过热导致的安全隐患(火灾或者设备短路)；6、治理电网三相不平衡；7、提高设备稳定性，保证用电正常；产品特点1、功能多样化：自动无功补偿功能、电能质量监测功能、配变工况监测功能和考核计量功能；2、可显示0-25次谐波电流含量；3、完成的自诊断功能：能够实时检测系统故障和设备故障，如过压、过流、温度、缺相等，并可实时记录故障发生的时间，故障排除后设备可自行启动，减少了用户的巡视量工作同时方便故障的诊断和查询；4、产品集成度高，装置导线、接点和线路损耗大量减少，降低了箱体内部的温升，大大提高了运行的稳定性；5、完美的管理功能：实现了对配电变压器的各种数据的实时监控和管理，满足了无功补偿的综合管理要求；6、可通过GPRS/以太网通信方式实现遥测和遥调；性能优势∙模块式设计；∙有源补偿技术；∙双向补偿系统无功；∙动态连续无级补偿；∙改善功率因数；∙动态响应时间<5ms；∙自动限流，不过载；∙多重控制模式；∙防护等级IP54；∙可以补偿负荷三相不平衡；∙具备25次以下谐波补偿功能；∙低噪音设计；∙FPGA+DSP数字处理；∙体积小、重量轻；∙无投切涌流。
二重化两电平与三电平整流器等效关系的证明
二重化两电平与三电平整流器等效关系的证明王鹏展;李华伟;曹天植;王昕;徐建忠【摘要】针对目前动车组整流器归一化过程中缺少理论证明的问题,提出二重化两电平与三电平整流器的等效证明方法,基于傅里叶级数和贝塞尔函数,推导了二重化两电平整流器的开关函数表达式,证明了二重化两电平和单相三电平整流器在开关函数、交流侧电压及其谐波分布、直流侧电压的等效性,并考虑了死区效应对等效性的影响.计算和仿真结果表明:在调制波信号反相的条件下,二重化两电平与单相三电平整流器的交流侧电压与谐波分布规律相同,直流侧电压在额定工况、轻载和重载时亦能与给定电压值保持一致,电压波动在3％之内,死区效应不影响2种整流器的等效关系.通过对2种整流器等效性的理论证明,为2种整流器的选择提供理论支撑.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2019(041)001【总页数】6页(P59-64)【关键词】三电平整流器;二重化两电平;开关函数;谐波分析;直流侧电压【作者】王鹏展;李华伟;曹天植;王昕;徐建忠【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京 100044;中铁电气化局集团有限公司设计研究院,北京 100166;北京交通大学电气工程学院,北京 100044;国网冀北电力有限公司电力科学研究院,北京 100045;北京交通大学电气工程学院,北京100044;国网宁夏电力有限公司检修公司,宁夏银川 750011【正文语种】中文【中图分类】TM461牵引变流器是动车组交流传动系统的核心部件，随着高速铁路快速发展以及南、北车的合并，对牵引变流器的选择逐渐有了归一化的趋势。
目前变流器网侧部分主要有两电平整流器与三电平整流器2种结构。
两电平脉冲整流器结构简单，三电平脉冲整流器性能更为优良。
文献[1-6]详细介绍了CRH1到CRH5型动车组的牵引传动系统，仿真分析了牵引变流器在不同工况及控制策略下的性能。
目前对三电平整流器各输出特性的研究方法主要采用计算机建模仿真[6-8]，该方法不能揭示各种特性产生的机理。
三电平脉宽调制
三电平脉宽调制（最新版）目录1.三电平脉宽调制的基本概念2.三电平脉宽调制的工作原理3.三电平脉宽调制的主要应用领域4.三电平脉宽调制的优缺点正文1.三电平脉宽调制的基本概念三电平脉宽调制（3-Level Pulse Width Modulation，简称 3-LPWM）是一种数字信号处理技术，主要用于模拟信号的处理和控制。
它是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，通过改变脉冲的宽度来实现对模拟信号的调控。
与传统的二进制脉宽调制（Binary Pulse Width Modulation，简称 BPWM）相比，三电平脉宽调制具有更高的输出电压分辨率和更低的谐波失真，因此在实际应用中具有更高的优越性。
2.三电平脉宽调制的工作原理三电平脉宽调制的基本原理是在一个周期内，通过三种不同宽度的脉冲来表示数字信号的三个不同状态。
通常情况下，这三种脉冲的宽度分别为 W1、W2 和 W3，它们分别对应数字信号的三个状态（0、1 和 2）。
在一个周期内，这三种脉冲的宽度之和应等于周期的长度 T。
具体地，W1 + W2 + W3 = T。
3.三电平脉宽调制的主要应用领域三电平脉宽调制技术在多个领域都有广泛应用，主要包括以下几个方面：（1）通信系统：在数字通信系统中，三电平脉宽调制可以用于信号的调制与解调，提高信号传输的效率和可靠性。
（2）电力电子设备：在电力电子设备中，三电平脉宽调制可以用于实现高效、低噪音的电源转换和控制。
（3）电机控制：在电机控制领域，三电平脉宽调制可以用于实现高性能的电机驱动和控制，提高电机的效率和可靠性。
4.三电平脉宽调制的优缺点三电平脉宽调制具有以下优点：（1）输出电压分辨率高：由于三电平脉宽调制使用了三种不同宽度的脉冲，因此其输出电压分辨率比二进制脉宽调制更高。
（2）谐波失真低：三电平脉宽调制的输出信号中，三次谐波的成分较少，因此其谐波失真较低。
然而，三电平脉宽调制也存在一定的缺点：（1）电路复杂度高：相较于二进制脉宽调制，三电平脉宽调制的电路设计更加复杂，实现难度相对较高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
两电平与三电平的脉冲波形比较
电牵二班
徐刚堂
代思瑶
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:
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 B A S S =01时的电路 B A S S =10时的电路
在任意时刻,PWM 整流器只能工作在上述三种模式中的一种状态下,在不同的时区,通过对上述3种开关模式的切换,保持直流侧负载电压的稳定和负载电流i 。
的双向流动,也即实现能量的双向流通。
由图2-1所示主电路结构可知,网侧串入一电感元件形成Boost 电路的拓扑结构,使得直流侧输出电压大于网侧电压峰值。
假设开关管为理想模型,在换相过程中没有功率损失和能量储存,则交流侧与直流侧瞬时功率应当相等。
即:
ab U N i =dc U 0i
又由等效电路的拓扑结构可得:
N
L t
i d d N
=N U -N i N R -ab U d
C t dc d dU =0i -L
R U
dc -2i 将式(2-7)、(2-8)代入式(2-9),得式(2-10)所示两电平PWM 整流器的主电路数学模型,其中2U 为二次滤波电容上的电压。
N
L t
i d d N
=N U -N i N R -（B A S S -）dc U d
C t dc d dU =（B A S S -）N i -L
R U
dc -2i 2.2三电平整流器原理
三电平二极管箱位PWM 整流器拓扑如图2-5所示,它采用8个功率开关器件(这里采用IGBT)构成两
组对称的桥臂。
每一桥臂有4个开关管,其中直接连到正负直流母线上的2个开关管称之为主开关管,中间的2个开关管称之为辅助开关管。
两组桥臂各带2个箱位二极管,以防止电容L C 或Z C 因开关操作而发生直通。
直流侧支撑电容由2个同样的电容串联组成,这样就可以提供一个中性点,连接到中性点上的2个箱位二极管可以把PWM 整流器的电压箱位到中性点电位,因此该整流器也称为中点箱位PWM 整流器.
为了便于分析电路,首先根据开关管不同的工作状态,定义电路的三种工作状态:1态、O 态、-1态(假设两电容上的电压相等),以左半桥为例: 根据每种不同情况我们可以等效电路为：
二电平二极管箱位PWM 整流器开关等效电路图
由开关等效电路可知,每组桥臂可以等效为一个开关,该开关具有1、0、一1三种等效状态,两组桥臂有 23 9种开关关组合,主电路有9种工作模式。
工作模式0:(B A S S ,)=(1,1),开关管a 1S 与a 2S 、
b 1S 与b 2S 导通,整流器交流侧被短路,网侧输入电压a U 等于0,电容L C 、 Z C 通过直流侧负载放电,网侧电流N i 的大小随网侧电压N U 的变化而增大或减小。
工作模式1:( B A S S ,)=(1，0),开关管a 1S 与a 2S ,a 3S 和b 3S 导通,网侧输入电压a U 等于1U 网侧漏感电压等于N U -N U 电容q 上的电压被正向(或反向),电流充电(或放电),电容CZ 通过直流侧负载放电。
在此举两个工作模式，剩下见开关表
根据A S 、B S 的不同组合，可以得到不同的五个电平：
根据以上的原理分析可知,三电平PwM 整流器与两电平PWM 整流器相比,具有很多优点:
1.每个功率开关器件所承受的电压峰值只有两电平PWM 整流器的一半,降低了功率开关管的电压应力,较好的解决了开关器件耐压不够高的问题。
2.在相同的开关频率及控制方式下,由于电平数的增加,三电平PwM 整流器的网侧电流波形比两电平中的正弦性要好,且电平数越多,电流越接近正弦,可以获得更好的频谱特性和动态性能。
3.输出电压为5个电平的阶梯波,相对于两电平的3个电平,输出波形阶梯增多,各级间的幅值变化降低,可更加接近正弦波;电压脉动小,降低了输出电压的跳变,减小对负载和本身的损害;输出电压谐波含量减少,对外围电路的干扰减小。
但是这种三电平结构也有它固有的不足之处:
1.因为不同管子的开关时间不同,器件所需额定电流不同。
2.电容均压问题:这是制约其应用的最大障碍之一。
直流侧电容由于一个周期内电流的流入和流出可能不同,使某些电容总在放电,而另一部分总在充电,使得电容电压不均衡,对整个系统工作不利。
3.需要较多的箱位二极管.
两电平仿真模型 两电平Un 、In 波形 两电平Ud 、Id 波形 两电平Uab 两电平Udc
三电平仿真模型 三电平Un 、In 波形 三电平Ud 、Id 波形 三电平Uab。