三电平逆变器PPT课件
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三相电压型逆变电路PPT课件
• 三相电压型逆变电路
1 工作原理分析 2 数量关系分析
.
2-1
• 复习提问
1逆变电路根据什么的不同可以分为电压型逆变电路和电流 型逆变电路？ • 直流侧电源性质不同
2 在单相电压型逆变电路中用到的核心控制器件是什么管？
• 是全控型器件（绝缘栅双极晶体管）
3 每个核心控制器件都反并联了一个二极管，二极管的作用 是什么？
纵向换流。
.
2-8
.
2-9
.
2-10
• 开关动作与输出电压关系
• 电压基准点 • 以电源中点
N’为0电平基 准点
.
2-11
.
2-12
.
2-13
.
2-14
.
2-15
.
2-16
.
2-17
.
2-18
• 任一瞬间，有三个桥臂 同时导电。
• 换流为纵向换流。
.
2-5
.
2-6
.
2-7
• 三相电压型桥式逆变电路特点 • 基本工作方式为180度导电。即每个桥臂的导电角度
为180度。 • 同一相上下两个桥臂交替导电，各相开始导电的角度
相差120度，任一瞬间又三个桥臂同时导通。 • 每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，所以称为
• 续流
4 单相逆变电路中每个核心控制器件导通多少度？
• 180度
.
2-2
4.2.2 三相电压型逆变电路
用三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变 电路。
在三相逆变电路中，应用最广的是三相桥 式逆变电路。
三相电压型桥式逆变电路可以看成由三个 半桥逆变电路组成。
.
2-3
三相电压型桥式逆变电路 电路结构分析
1 工作原理分析 2 数量关系分析
.
2-1
• 复习提问
1逆变电路根据什么的不同可以分为电压型逆变电路和电流 型逆变电路？ • 直流侧电源性质不同
2 在单相电压型逆变电路中用到的核心控制器件是什么管？
• 是全控型器件（绝缘栅双极晶体管）
3 每个核心控制器件都反并联了一个二极管，二极管的作用 是什么？
纵向换流。
.
2-8
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2-9
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2-10
• 开关动作与输出电压关系
• 电压基准点 • 以电源中点
N’为0电平基 准点
.
2-11
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2-12
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2-13
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2-14
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2-15
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2-16
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2-17
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2-18
• 任一瞬间，有三个桥臂 同时导电。
• 换流为纵向换流。
.
2-5
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2-6
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2-7
• 三相电压型桥式逆变电路特点 • 基本工作方式为180度导电。即每个桥臂的导电角度
为180度。 • 同一相上下两个桥臂交替导电，各相开始导电的角度
相差120度，任一瞬间又三个桥臂同时导通。 • 每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，所以称为
• 续流
4 单相逆变电路中每个核心控制器件导通多少度？
• 180度
.
2-2
4.2.2 三相电压型逆变电路
用三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变 电路。
在三相逆变电路中，应用最广的是三相桥 式逆变电路。
三相电压型桥式逆变电路可以看成由三个 半桥逆变电路组成。
.
2-3
三相电压型桥式逆变电路 电路结构分析
《三电平逆变器》课件
三电平逆变器
欢迎来到《三电平逆变器》的课程！本课程将重点介绍三电平逆变器的定义、 原理、工作原理、优点和应用，以及未来的发展趋势。让我们一起深入了解 这个令人兴奋的技术。
什么是三电平逆变器？
定义和基本原理
三电平逆变器通过引入第三电平，提供更高 的电压水平和更低的谐波失真。
三电平逆变器与传统二电平逆变器 的区别
提高能效性和降低电磁干扰
三电平逆变器可以显著提高能效性，并降低电磁干扰对其他电子设备的影响。
适用于高功率换流器和电动汽车
三电平逆变器在高功率换流器和电动汽车等领域具有广泛的应用前景。
结论
1 三电平逆变器的未来和发展趋势
随着能源转型的加速和对高效能源转换的需求增加，三电平逆变器将在未来继续发展壮 大。
与传统二电平逆变器相比，三电平逆变器具 有更高的效率和更低的电磁干扰。
三电平逆变器的工作原理
1
电路结构分析
通过分析三电平逆变器的电路结构，我们可以深入了解其工作原理。
2
控制方法
了解三电平逆变器的控制方法是理解其工作原理的关键。
3
功率传输
探索三电平逆变器是如何实现高效率和减少功率损耗的。th, J. (2018). Three-Level Inverters: A Comprehensive Analysis. IEEE Transactions on Power Electronics, 33(6), 5612-5624.
2. Wang, L., & Chen, G. (2019). High-Power Three-Level Inverter Applications in Electric Vehicles. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68(3), 2345-2356.
欢迎来到《三电平逆变器》的课程！本课程将重点介绍三电平逆变器的定义、 原理、工作原理、优点和应用，以及未来的发展趋势。让我们一起深入了解 这个令人兴奋的技术。
什么是三电平逆变器？
定义和基本原理
三电平逆变器通过引入第三电平，提供更高 的电压水平和更低的谐波失真。
三电平逆变器与传统二电平逆变器 的区别
提高能效性和降低电磁干扰
三电平逆变器可以显著提高能效性，并降低电磁干扰对其他电子设备的影响。
适用于高功率换流器和电动汽车
三电平逆变器在高功率换流器和电动汽车等领域具有广泛的应用前景。
结论
1 三电平逆变器的未来和发展趋势
随着能源转型的加速和对高效能源转换的需求增加，三电平逆变器将在未来继续发展壮 大。
与传统二电平逆变器相比，三电平逆变器具 有更高的效率和更低的电磁干扰。
三电平逆变器的工作原理
1
电路结构分析
通过分析三电平逆变器的电路结构，我们可以深入了解其工作原理。
2
控制方法
了解三电平逆变器的控制方法是理解其工作原理的关键。
3
功率传输
探索三电平逆变器是如何实现高效率和减少功率损耗的。th, J. (2018). Three-Level Inverters: A Comprehensive Analysis. IEEE Transactions on Power Electronics, 33(6), 5612-5624.
2. Wang, L., & Chen, G. (2019). High-Power Three-Level Inverter Applications in Electric Vehicles. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68(3), 2345-2356.
三相逆变器PPT课件
电流足以使保护熔断器熔断，因此逆变器电流一般都有输入缓冲电路。其工
作原理为：在输入端施加电压时，先通过缓冲电阻R0对电容充电，当电容电
压充到一定值时（比如540V），KM2吸合，将R0短路。只有在电阻R0短路
后，2三02相1/3/逆9 变电路才能启动工作。
5
四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成
综合控制柜
2021/3/9
14
第五节 25T–2×35kVA＋12kVA逆变器的使用与故障
(一)使用中应注意的基本问题 1．必须注意输入DC600V和DC110V的极性不能接反。 2. 两个逆变器的输出不能并联，逆变器的输出三相禁止接入其他电源。 3．逆变器工作之前，最好能测量负载三相是否平衡，是否存在短路。 4．启动时先合DC110V控制电源再合主电源，停止时先断主电路电源，再断控制电 源，禁止工作中突然断开控制电源。 5．避免逆变器在空载输出情况下，突加全部空调负载（控制电源正常，空调主电 路开关由断开状态突然合闸）。 6．模拟量控制线、数字信号线和通信线采用屏蔽线，屏蔽层靠近逆变器的一端接 在控制电路的公共端（COM），另一端悬空。 7．开关量、控制信号线可以不用屏蔽线，但同一信号的进出两根线尽可能使绞在 一起。 8．两台逆变器分别接地，不允许两逆变器的地线连接后在接地
四、三相逆变器电路原理 （一）主电路的组成
5．交流滤波电路
由L1～L3和C1～C3组成，主要是将逆变器输出的PWM波变成准正弦波。早
期的逆变器输出波形PWM波，谐波含量高，很多负载无法适应。根据铁道
部新的技术条件要求，25T客车使用的逆变器输出为正弦波。由于驱动和保
护技术的不断完善，使逆变器的调制频率提高，最高可达到6k～8k，因而滤
4．桥式三相逆变电路
三电平逆变器.ppt
UrefUjU
三相相电压经过坐标变换可得到式
U
2 3UA
1 3
U
B
1 3
U
C
U
1 3
U
B
_
1 3
U
C
得到三相相电压表示的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压空间矢量表达式：
U S3 2(U AU B ej23U C ej43)
三电平逆变器空间矢量及扇区划分
β
NPN
OPN
PPN
NPP称为大矢量 PON称为中矢量 OPP称为小矢量
二极管箝位式三电平逆变器SVPWM控制
学号：12721151 姓名：张笠君
一 二极管箝位式三电平逆变器SVPWM原理
P
S1
S5
S9
C1
S2
S6
S10
Vdc O
S3
S7
S11
C2
S4
S8
S12
N
A
B
C
二极管钳位型三电平拓扑结构图
通过两个串联的大电容C 1 和 C 2 将直流母线电压分成三个电平，即
V dc 2
，0，
V dc 2
（以两个电容的中点定义为中性点）。每相桥臂的二个
D D ， 二极管都将每个开关器件的电压钳位到直流母线电压的一 12
一半。它的每个开关器件承受的直流侧电压值将为两电平时的一半，这是三
电平逆变器最大的优点。
波形质量得到改善的同时降低了开关频率，电压上升率降低为两电平变流 器的一半。输出电压点评数的增多，线电压为5个电平。
1
2 3
Vg Vh
2
NPP
POO
NOO
NOP
OOP NNO
T型三电平(交流伺服)课程PPT
12
0
thank you
13
8
实际脉冲测量（此处仅给出一相三个管的脉冲作为代表）
9
相电压波形
线电压波形
10
VVVF控制1s时f到达50Hz，然后空载运行，1.5s突加负载转矩50N· m
最后提醒大家做实验操作安全和规范
11
T型三电平的优点
• 与NPC三电平相比：少两个箝位二极管，在输出正、负电 平时，电流流经器件个数减少，相应的导通损耗也减小。 • 飞跨电容三电平变换器：为了除去二极管箝位电路中的大 量箝位二极管，但同时引进大量的悬浮电容。电容在电力 电子装置中可靠性差，寿命短，且对高压大容量系统难集 成。 • 级联H桥三电平拓扑：易于实现模块化，但需多个隔离的 直流电源供电 • T型三电平可以说是中点箝位逆变器的改进，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。不仅能满足多种负载的逆变 要求，而且能同时实现网侧的功率因数控制，谐波污染小 ，对改善电网质量有重要意义，很有发展前景。
PV
2
简述工作原理
3
电路工作状态
4
实际共3*2=6种工作状态
5
三相T型三电平电路
6
直接采用SPWM控制方式
载波反向脉宽调制 载波同相脉宽调制
当然最好采用SVPWM控制方式
7
在MATLAB下建立三相 T型三电平仿真模型， 并作并网分析。
A相电流总谐波畸变 值2.78%，且直流分 量也较小，为0.2%， 波形质量较好，满足 并网要求。
T型三电平拓扑分析
xx班 xx
1
T型三电平单相逆变器如下
U PV
为光伏列阵输出的直流电压， 为大小相同的均压电容 Cdc1、 Cdc 2 u 0为逆变输出电压。拓扑由四个开关管 S1 ~S4 组成，其中 S1 、 S2 ， S3 、 S4 为续 为上下互补管，在半个工作周期内，耐压值为 U ， 流箝位管，耐压为 0.5U PV 。
0
thank you
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8
实际脉冲测量（此处仅给出一相三个管的脉冲作为代表）
9
相电压波形
线电压波形
10
VVVF控制1s时f到达50Hz，然后空载运行，1.5s突加负载转矩50N· m
最后提醒大家做实验操作安全和规范
11
T型三电平的优点
• 与NPC三电平相比：少两个箝位二极管，在输出正、负电 平时，电流流经器件个数减少，相应的导通损耗也减小。 • 飞跨电容三电平变换器：为了除去二极管箝位电路中的大 量箝位二极管，但同时引进大量的悬浮电容。电容在电力 电子装置中可靠性差，寿命短，且对高压大容量系统难集 成。 • 级联H桥三电平拓扑：易于实现模块化，但需多个隔离的 直流电源供电 • T型三电平可以说是中点箝位逆变器的改进，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。不仅能满足多种负载的逆变 要求，而且能同时实现网侧的功率因数控制，谐波污染小 ，对改善电网质量有重要意义，很有发展前景。
PV
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简述工作原理
3
电路工作状态
4
实际共3*2=6种工作状态
5
三相T型三电平电路
6
直接采用SPWM控制方式
载波反向脉宽调制 载波同相脉宽调制
当然最好采用SVPWM控制方式
7
在MATLAB下建立三相 T型三电平仿真模型， 并作并网分析。
A相电流总谐波畸变 值2.78%，且直流分 量也较小，为0.2%， 波形质量较好，满足 并网要求。
T型三电平拓扑分析
xx班 xx
1
T型三电平单相逆变器如下
U PV
为光伏列阵输出的直流电压， 为大小相同的均压电容 Cdc1、 Cdc 2 u 0为逆变输出电压。拓扑由四个开关管 S1 ~S4 组成，其中 S1 、 S2 ， S3 、 S4 为续 为上下互补管，在半个工作周期内，耐压值为 U ， 流箝位管，耐压为 0.5U PV 。
三电平solarstring逆变器
三电平solarstring逆变器三电平solarstring逆变器作为太阳能发电系统中的核心部件之一，其作用是将直流太阳能发电系统中的电能转化为交流电能输出。
该逆变器采用三电平电压波形技术，能够有效提高系统的输出效率，减少损耗，提高系统的效益。
本文就此为您详细介绍三电平solarstring逆变器的原理、优势、应用及未来发展趋势。
一、原理三电平solarstring逆变器采用三电平开关技术，它不仅可以产生更为平滑的输出波形，更重要的是能够降低开关器件的压力，减少开关损耗。
在三电平逆变器中，输出电压是通过两个独立的电源进行调节，其中一个电源连接负载的正极，另一个连接负载的负极。
通过控制两个电源输出的电压和频率，能够实现对电压波形的调节。
在工作过程中，三个功率开关相互配合，将直流电能经过中间直流电容，形成高频交流电能，再经过变压器变压成电网电压进行输出。
这样的逆变器采用三电平输出，通过调节输出波形，能够使逆变器的总谐波失真率保持在合理的范围内，减小电网对其干扰的可能，提高太阳能发电系统的输出效率。
二、优势1.高效输出三电平solarstring逆变器采用三电平开关技术，输出电压平稳，电能传输效率高，相对于传统逆变器，其效率比较高，可以将太阳能发电系统转化的直流电转化为交流电输出，以满足日常生活和工业用电的需要。
2.稳定性强三电平solarstring逆变器在工作过程中，采用的是分别连接负载正负极的两个电源调节电流，不仅能够避免电流大的情况下产生的电感损耗，而且能够使输出电压更为稳定，降低系统噪声，提高系统运行稳定性。
3.调制简单三电平solarstring逆变器采用的是三电平开关技术，由于有两个电源可供调节，因此其调制比传统逆变器简单许多。
在工作过程中，只需要配置适当的电容和电感即可实现输出波形的调制，降低系统成本。
4.体积小巧相对于传统逆变器，三电平solarstring逆变器的电路结构更加简洁，体积更为小巧。
三电平逆变器仿真 ppt课件
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2020/12/27
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2020/12/27
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2020/12/27
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2020/12/27
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
基于SVPWM的三相三电平逆变器仿真
2020/12/27
1
随着交流调速及电力电子装置等非线性设备
在工业、交通及家电中的大量应用，电网中的无功 和谐波污染日益严重。 与传统的逆变器相比,目前 以二极管中点箝位型结构为代表的三电平逆变器更 适合用于控制高电压、大功率电机,且具备输出电压 波形谐波含量低,跳变(du/dt)引起的电磁干扰小等优 点
V7
1
OON
3
Vref
PON
OOO
ONN
PNN
V6 POP
ONO
V12
PNO
Sector VI
V17 NNP
V11 ONP Sector V
V18 PNP
19 vectors:
Zero vector:V0 Small vectors:V1-V6 Medium vectors:V7-V12 Large vectors:V13-V18
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6
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7
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8
ONN OON OOO POO OOO OON ONN
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三电平逆变器PPT幻灯片课件
VS3=VS4=E/2；
•开关状态为[P]，S1导通，DZ1 承受反压关断，负载电流从DZ1
换相到S1，VS3=VS4=E。
11
工况2：iA<0时换相 开关状态：由[O]到[P]变换
•开关状态为[O]时，S2、S3导 通，S1、S4关断。此时，由 iA<0，DZ2导通，S1、S4上的 电压为E；
•在 时间段开始关断S3，由于
感性负载电流iA不能立刻改变 方向，iA从S3换相到二极管上， 使D1、D2导通，VS1=VS2=0, S3关断期间，由于DZ2的存在， VS4不会低于E；由于S3关断时 的等效电阻小于S4的断态电阻， VS4不会低于E。所以VS3从零 上升到E，VS4保持为E
•开关状态为[P]，S1导通不会影 响电路运行，因为D1、D2已经 导通。所以负载电流不会流过 S1、S2。
6 18 36 60
直流电容
(m 1)
2 3 4 5
46
2.基于载波的PWM
采用同相层叠（IPD）调制方式的四电平逆变器的仿真波形：
•从一种开关状态切换到另一种开关状态的过程中，仅影响同一桥臂 上的两个开关器件：一个导通，另一个关断： •Vref从一个扇区（或区域）转移到另一个扇区（或区域）时，无需开 关器件动作或只需最少的开关动作； •开关状态对中点电压偏移的影响最小。
22
（1）开关状态对中点电压偏移的影响
a)所示为逆变器工作在零矢量V0状态,其开关状 态为[PPP]。每个桥臂的上面两个开关导通，A、 B、C三相输出端连接到直流母线上。由于中性 点Z悬空，此开关状态不会影响VZ。类似，其他 两个零矢量[OOO]、[NNN]，也不会造成VZ偏移。
第5部分：三电平逆变器
1
5.1简 介 5.2 三电平逆变器 5.3 空间矢量调制 5.4 中点电压控制 5.5 多电平二极管箝位式逆变器 5.6 应用实例
•开关状态为[P]，S1导通，DZ1 承受反压关断，负载电流从DZ1
换相到S1，VS3=VS4=E。
11
工况2：iA<0时换相 开关状态：由[O]到[P]变换
•开关状态为[O]时，S2、S3导 通，S1、S4关断。此时，由 iA<0，DZ2导通，S1、S4上的 电压为E；
•在 时间段开始关断S3，由于
感性负载电流iA不能立刻改变 方向，iA从S3换相到二极管上， 使D1、D2导通，VS1=VS2=0, S3关断期间，由于DZ2的存在， VS4不会低于E；由于S3关断时 的等效电阻小于S4的断态电阻， VS4不会低于E。所以VS3从零 上升到E，VS4保持为E
•开关状态为[P]，S1导通不会影 响电路运行，因为D1、D2已经 导通。所以负载电流不会流过 S1、S2。
6 18 36 60
直流电容
(m 1)
2 3 4 5
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2.基于载波的PWM
采用同相层叠（IPD）调制方式的四电平逆变器的仿真波形：
•从一种开关状态切换到另一种开关状态的过程中，仅影响同一桥臂 上的两个开关器件：一个导通，另一个关断： •Vref从一个扇区（或区域）转移到另一个扇区（或区域）时，无需开 关器件动作或只需最少的开关动作； •开关状态对中点电压偏移的影响最小。
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（1）开关状态对中点电压偏移的影响
a)所示为逆变器工作在零矢量V0状态,其开关状 态为[PPP]。每个桥臂的上面两个开关导通，A、 B、C三相输出端连接到直流母线上。由于中性 点Z悬空，此开关状态不会影响VZ。类似，其他 两个零矢量[OOO]、[NNN]，也不会造成VZ偏移。
第5部分：三电平逆变器
1
5.1简 介 5.2 三电平逆变器 5.3 空间矢量调制 5.4 中点电压控制 5.5 多电平二极管箝位式逆变器 5.6 应用实例
逆变器基础知识培训教材PPT(共 31张)
•
8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。
•
9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。
IGBT的检查及维护
四、常用元器件原理、功能、 检测、维护培训
电容的检查及维护
四、常用元器件原理、功能、 检测、维护培训
电阻的检测及维护
四、常用元器件原理、功能、 检测、维护培训
特种电阻的检电阻
四、常用元器件原理、功能、 检测、维护培训
电感的检查及维护
+
T1
T2
-
二、电力电子基础培训
调制波与载波
二、电力电子基础培训
三电平DC/AC变换电路
I型三电平逆变电路
T型三电平逆变电路
二、电力电子基础培训
T型三电平逆变电路各点波形
二、电力电子基础培训
几种逆变电路的差异性介绍
二、电力电子基础培训
DC/DC升压电路（BOOST电路）
空穴导电
形成内建电场
直流输出
光子把电子从价带（束缚）激发到 导带，并在价带内留下一个空穴， 从而产生自由电子-空穴对
光子把电子从价带（束缚）激发到 导带，并在价带内留下一个空穴， 从而产生自由电子-空穴对
一、逆变器基本原理
太阳能电池I-V特性曲线
Isc：短路电流 Voc：开路电压 Vmp：最大功率点电压 Imp：最大功率点电流
三、各技术路线逆变器差异性分析
集散式逆变器
三电平逆变器基本介绍
三电平逆变器基本介绍一、三电平逆变器的基本工作原理+BUS+12VDC C1D3Q1Q2iLLC+uCD1GND+u负载Q3+ 12VDC C2 D4D2Q4−BUS图1三电平逆变器主电路图2四个开关管的驱动信号波形当u>0时，u=S* *1/ 2VDC，且S* =1表示Q1 通Q3 断，S* =0 表示Q1断Q3通；当u<0时，u=(S* −1) *1/ 2VDC，且S* =1表示Q2 通Q4 断，S* =0表示Q2断Q4通；由以上可见，S1代表了Q1 通（输出电压的正半周）或Q2 通* =（输出电压的负半周），而由图2 可见，Q1 正半周与Q2 负半周的驱动波形组合起来与原两电平的上管驱动波形完全一致，因此可以直接在原两电平的控制器平台上进行一定的修改，即可得到适合于三电平的控制器。
u =VS *1/ 2V DC=DC4Vt(S1) *1/ 2V−=DC*vmtVDC4V14+VDC1−*v Vm DC4uu><时时图3三电平逆变器模型（包括调制部分）图4三电平逆变器的控制框图二、三电平逆变器的缓冲电路P1P2+12VDC−G2G1CDC1DR11C1D3Q1Q2ALiL+uC+uC−负载+12VDC−CDC2C2D R22D4Q3Q4N1N2图 5 实验中所采用的NPC 缓冲电路实验中发现在突加RCD 负载时会在Q2、Q3 上产生很大的电压尖峰，经仔细分析，主要有以下两个方面的原因：第一：在突加RCD 负载时会产生很大的电流尖峰，由于控制板在设计时考虑的状况是当出现过流信号时同时封锁Q1、Q2、Q3、Q4 的驱动信号，从而导致A 点电位在封锁Q1、Q2、Q3、Q4 驱动瞬间的变化最大幅值可以达到V，很类似于两电平逆变DC器工作时的状态，容易导致开关管上出现电压尖峰。
解决办法：当出现电流尖峰时仅仅封锁Q1、Q4 的驱动信号，而Q2、Q3 的驱动不封锁，仍然保持原状态不变，如此一来在封锁Q1、Q4 驱动瞬间A 点电位的变化最大幅值仅仅为1 ，因/ 2VDC此大大减小了开关管上的电压尖峰。
三电平逆变器
25
结论：
• • 零矢量V0不会影响中点电压； 小矢量V1~V6对 有明显的影响。P型小矢量会使得升高，而N
型小矢量会导致降低；
• • 中矢量V7~V12也会影响，但电压偏移的方向不定； 大矢量V13~V18对中点电压偏移没有影响。
26
（2）最小中点电压偏移的开关序列
工况1：选定的三个矢量中有一个小矢量
式中 的取值范围 0 3 为： ma 为调制因数
ma 3
Vref Vd
0 ma 1
19
20
3. Vref位置与保持时间之间的关系
•Vref指向区域4的中点Q。
•Q和最近三个矢量V2、V7 和V14之间的距离一样，因 此作用时间相同。 •当Vref沿着虚线从Q点向 V2移动时，V2对Vref的影 响增强，使得V2的保持时 间变长。 •当Vref和V2完全重合时， V2的保持时间Tc达到最大 值（Tc=Ts），V7和V14的 保持时间减小到零。
v AN
3E
2E E 0
44
五电平开关状态和逆变器端电压VAN
21
4. 开关顺序设计原则：
•从一种开关状态切换到另一种开关状态的过程中，仅影响同一桥臂 上的两个开关器件：一个导通，另一个关断：
•Vref从一个扇区（或区域）转移到另一个扇区（或区域）时，无需开 关器件动作或只需最少的开关动作；
•开关状态对中点电压偏移的影响最小。
22
（1）开关状态对中点电压偏移的影响
23
c)与b中正好相反，V1的N型开关状态[ONN] 使VZ减小。
d)工作于开关状态[PON]的中矢量V7，负载 端子A、B和C分别连接到正母线、中点和负 母线上。在逆变器不同运行条件下，中点电 压VZ可能上升也可能下降。
三电平逆变器PPT课件
工作原理分析
由
SA、SB、SC
组成的电路共有3×3×3=27种组合，
对应主电路有27种工作模式，开关状态及相应电
压值如表所示
2021/3/7
15
CHENLI
三电平逆变器基本原理
2021/3/7
16
CHENLI
三电平逆变器基本原理
2021/3/7
17
CHENLI
三电平逆变器控制方法
单脉冲控制
2021/3/7
32
CHENLI
二电平与三电平逆变器比较
二电平输出端对电源中点电位仅2个值，而三 电平有三个值
三电平逆变器输出端电压波形比二电平包含较 小的谐波分量，脉动转矩降低
与二电平相比，三电平逆变器中的开关器件所 承受的电压是二电平的一半，为0.5Ud,元件耐 压水平可降低一半；当采用相同耐压水平的功 率开关元件时，三电平可承受更高的直流中间 电压，从而提升电机功率
而当ɑ>60度时，波形变为不连续的脉冲波，谐 波很大
因此，在电力牵引传动系统中，逆变器采用三 电平主电路且机车运行于高速区时，方波控制 角都会满足0~30度
2021/3/7
25
CHENLI
三电平逆变器控制方法
SPWM控制，即采用多个不同宽度的脉冲波控制
2021/3/7
26
CHENLI
三电平逆变器控制方法
当负载电流为负时形成od10t13a通t13t14导通t11t12关断则不轮电机负载的电流方向a点的电位为功率开关只有以上三种组合并且t11和t14不能够同时开通为了防止同一相上下两桥臂的开关元件同时导通而引起直流侧电源短路逆变器中上述功率开关通断转换必须遵循先断后通的原则即先给应关断的元件关断信号待其关断后留一定的时间裕量然后再给应导通的元件发出到通信号在两者之间留出一个短暂的死区时间死区时间的长短根据开关元件的开关速度来决定工作原理分析三电平逆变器基本原理利用上述理想开关函数每相桥臂电路结构可以简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关s组成的电路共有33327种组合对应主电路有27种工作模式开关状态及相应电压值如表所示输出交流量的每半个周期中只有一块宽度可随控制角调节的矩形电压或电流脉冲称单脉冲工作方式即方波调制
T型三电平(交流伺服)课程PPT
PV
2
简述工作原理
3
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工作状态
4
实际共3*2=6种工作状态
5
三相T型三电平电路
6
直接采用SPWM控制方式
载波反向脉宽调制 载波同相脉宽调制
当然最好采用SVPWM控制方式
7
在MATLAB下建立三相 T型三电平仿真模型， 并作并网分析。
A相电流总谐波畸变 值2.78%，且直流分 量也较小，为0.2%， 波形质量较好，满足 并网要求。
8
实际脉冲测量（此处仅给出一相三个管的脉冲作为代表）
9
相电压波形
线电压波形
10
VVVF控制1s时f到达50Hz，然后空载运行，1.5s突加负载转矩50N· m
最后提醒大家做实验操作安全和规范
11
T型三电平的优点
• 与NPC三电平相比：少两个箝位二极管，在输出正、负电 平时，电流流经器件个数减少，相应的导通损耗也减小。 • 飞跨电容三电平变换器：为了除去二极管箝位电路中的大 量箝位二极管，但同时引进大量的悬浮电容。电容在电力 电子装置中可靠性差，寿命短，且对高压大容量系统难集 成。 • 级联H桥三电平拓扑：易于实现模块化，但需多个隔离的 直流电源供电 • T型三电平可以说是中点箝位逆变器的改进，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。不仅能满足多种负载的逆变 要求，而且能同时实现网侧的功率因数控制，谐波污染小 ，对改善电网质量有重要意义，很有发展前景。
易于实现模块化但需多个隔离的直流电源供电t型三电平可以说是中点箝位逆变器的改进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
T型三电平拓扑分析
2
简述工作原理
3
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工作状态
4
实际共3*2=6种工作状态
5
三相T型三电平电路
6
直接采用SPWM控制方式
载波反向脉宽调制 载波同相脉宽调制
当然最好采用SVPWM控制方式
7
在MATLAB下建立三相 T型三电平仿真模型， 并作并网分析。
A相电流总谐波畸变 值2.78%，且直流分 量也较小，为0.2%， 波形质量较好，满足 并网要求。
8
实际脉冲测量（此处仅给出一相三个管的脉冲作为代表）
9
相电压波形
线电压波形
10
VVVF控制1s时f到达50Hz，然后空载运行，1.5s突加负载转矩50N· m
最后提醒大家做实验操作安全和规范
11
T型三电平的优点
• 与NPC三电平相比：少两个箝位二极管，在输出正、负电 平时，电流流经器件个数减少，相应的导通损耗也减小。 • 飞跨电容三电平变换器：为了除去二极管箝位电路中的大 量箝位二极管，但同时引进大量的悬浮电容。电容在电力 电子装置中可靠性差，寿命短，且对高压大容量系统难集 成。 • 级联H桥三电平拓扑：易于实现模块化，但需多个隔离的 直流电源供电 • T型三电平可以说是中点箝位逆变器的改进，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。不仅能满足多种负载的逆变 要求，而且能同时实现网侧的功率因数控制，谐波污染小 ，对改善电网质量有重要意义，很有发展前景。
易于实现模块化但需多个隔离的直流电源供电t型三电平可以说是中点箝位逆变器的改进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
T型三电平拓扑分析
传统三电平逆变
I ref ( s )
P
Km
RCs RCLs 2 Ls R
I L (s)
Vo ( s ) R RCs 1
K if
G( s)
PKm ( RCs 1) I L ( s) I ref (s) RLCs 2 ( L PKm Kif RC ) s ( R PKm Kif )
三角载波调制法又有载波移相法 (Phase Shifted Carrier PWM)、载波层叠 法(Carrier Disposition PWM)、特定谐波 消去法(SHEPWM)等
多电平空间矢量调制法也 有不同的实现途径
APSC
三 角 载 波 相 移 法
uc1
uc 2
us
u AO
u OB
这种调制方法的每个 模块的SPWM信号都是由 一个三角载波和两个反相 的正弦波比较产生(左、右 桥臂三角波相同，正弦波 相位相反)。
APSC
单一的电压单闭环控制分别有有效值控制和瞬时值控制两种策略。
L
Vref ( s)
逆变桥
C
R
Kv
1 s
Km
R RCLs Ls R
2
Vo ( s)
驱动
PI
Vref
K vf
G( s)
Km R( Kv s 1) ( RCLs 2 Ls R) s Kvf Km R( Kv R 1)
+ Va2 + Va1 -
Eb2 + HBb2 iEb1 Eb1 + HBb1 -
不足！
需要独立直流电源！
级联型
APSC
几种多电平拓扑优缺点比较
拓扑比较
二极管箝位
P
Km
RCs RCLs 2 Ls R
I L (s)
Vo ( s ) R RCs 1
K if
G( s)
PKm ( RCs 1) I L ( s) I ref (s) RLCs 2 ( L PKm Kif RC ) s ( R PKm Kif )
三角载波调制法又有载波移相法 (Phase Shifted Carrier PWM)、载波层叠 法(Carrier Disposition PWM)、特定谐波 消去法(SHEPWM)等
多电平空间矢量调制法也 有不同的实现途径
APSC
三 角 载 波 相 移 法
uc1
uc 2
us
u AO
u OB
这种调制方法的每个 模块的SPWM信号都是由 一个三角载波和两个反相 的正弦波比较产生(左、右 桥臂三角波相同，正弦波 相位相反)。
APSC
单一的电压单闭环控制分别有有效值控制和瞬时值控制两种策略。
L
Vref ( s)
逆变桥
C
R
Kv
1 s
Km
R RCLs Ls R
2
Vo ( s)
驱动
PI
Vref
K vf
G( s)
Km R( Kv s 1) ( RCLs 2 Ls R) s Kvf Km R( Kv R 1)
+ Va2 + Va1 -
Eb2 + HBb2 iEb1 Eb1 + HBb1 -
不足！
需要独立直流电源！
级联型
APSC
几种多电平拓扑优缺点比较
拓扑比较
二极管箝位
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vvv v V1TaV7TbV2TcVrefTs TaTbTcTs
式中，Ta、Tb、Tc分别为静态矢量V1、V7 和V2的作用时间。
.
17
作用时间推导：
由
v V1
1 3 Vd
v V2
1 3
Vd
e
j
3
v V7
3 3
Vd
e
j 6
v Vref
Vrefej
得 1 3V dT a3 3V dej 6T b1 3V dej 3T cV refejT s
为：0 3
m a 为调制因数
ma
3 Vref Vd
0 ma 1
19
.
20
3. Vref位置与保持时间之间的关系
•Vref指向区域4的中点Q。
•Q和最近三个矢量V2、V7 和V14之间的距离一样，因 此作用时间相同。
第5部分：三电平逆变器
.
1
5.1简 介 5.2 三电平逆变器
5.3 空间矢量调制
5.4 中点电压控制 5.5 多电平二极管箝位式逆变器 5.6 应用实例
.
2
5.1 简 介
中点箝位式（NPC）逆变器 :
通过箝位二极管和串联直流电容器产生多电平交流电压，这种逆变器就是二 极管箝位式多电平逆变器。这种逆变器的拓扑结构通常有三、四、五三种电 平。
得 1 3 V d T a 3 3 V d c o s 6 j s i n 6 T b 1 3 V d c o s 3 j s i n 3 T c V r e f c o s j s i n T s
.
18
作用时间推导：
将式上式分为实部（Re）和虚部（Im），得到
• 中矢量（V7~ V12）幅值为： • 大矢量（V13~ V18）。幅值为：3V d 3
2Vd 3
.
15
2. 作用时间计算
•将空间矢量图分为六个三 角形扇区（Ⅰ~Ⅵ）
•每个扇区双分为四个三角 形区域（1~4）
.
16
三电平NPC逆变器的SVM算法基于伏秒平衡原理：
当Vref落入扇区Ⅰ的2区时，最近的三个 静态矢量为V1、V2和V7则有：
12
注意：禁止在开关状态[P]和[N]之间 进行切换
.
13
5.3 空间矢量调制
1. 静止空间矢量
三相桥臂，每相桥臂有三个开关状态，所以一共有Vv128 7种可能的开关状态组合。
.
14
零矢量(V0)，幅值为零，表示[PPP]， [OOO]和[NNN]三种开关状态；
• 小矢量(V1 ~ V6)，幅值为 V d 3 每个 小矢量包括两种开关状态，一种为 开关状态[P]，另外一种为[N]，因 此可以进一步分为P型和N型小矢量；
.
8
3.换相过程
以开关状态从[O]变到[P] (S3关断、S1开通）的情况为例： S1到S3的切换图。互补开关之间存在一段互锁时间 。
.
9
换相过程假设：
•由于是感性负载，负载电流iA在换相期间固定不变； •直流电容Cd1和Cd2的电容足够大，能够保持电容两端的电 压为E； •所有的有源开关都为理想开关。
VS3=VS4=E/2；
•开关状态为[P]，S1导通，DZ1 承受反压关断，负载电流从DZ1
换相到S1，VS3=VS4=E。
11
工况2：iA<0时换相 开关状态：由[O]到[P]变换
.
•开关状态为[O]时，S2、S3导 通，S1、S4关断。此时，由 iA<0，DZ2导通，S1、S4上的 电压为E；
.
10
工况1：iA>0时换相 开关状态：由[O]到[P]变换
.
•开关状态为[O]时，S2、S3导 通，S1、S4关断。此时，由 iA>0，DZ1导通，S2、S3上 电压VS2=VS3=0,S1、S4上的 电压为E；
•在 时间段内，S3开始关断，
iA流过路径保持不变，S3完全 关断后，由分压电阻R3、R4 作用，S3、S4上的电压为
三电平逆变器特点:
•输出电压比两电平逆变器具有更小的du/dt和THD 。 •无需采用器件串联，就可以应用于一定电压等级的中压传动系统。
.
3
1. 拓扑结构
S1
D1
+ Dz1 S2
E
Cd1
D2
-
Vd Z
iZ
A
+ Dz2
E
S3
D3
Cd2
-
S4
D4
5.2 三电平逆变器
D1~D4:反并联二极管 S1~S4:功率器件GCT/IGBT DZ1，DZ2:钳位二极管
通
断
断
E
[O]
断
通
通
断
0
[N]
断
断
通
通
-E
.
6
开关状态、门极驱动信号和逆变器端电压VAZ
Vg1~Vg4: 开关S1~S4的相应 门极驱动信号。 Vg1, Vg3:互补。 Vg2, Vg4:互补。 VAZ有三个电平：+E、0、-E
三电平逆变器由此命名。
.
7
三电平逆变器端电压和线电压波形
线电压VAB=VAZ-VBZ 包括五个电平: +2E、+E、0、-E、-2E
• 开关状态[O]：中间的两个开关导通，此时箝位二极管将VAZ箝位在 零电压上。负载电流的方向将决定哪个二极管导通。 例如，正向负载电流（IA>0）强迫DZ1导通，则A端 通过导通的DZ1和S2连接到中点Z。
.
5
开关状态的定义:
开关状态
器件开关状态（A相）
逆变器端
S1
S2
S3
S4
电压VAZ
[P]
通
实部:Ta
32Tb
12Tc
3Vref Vd
(cosjsin)Ts
虚部:32Tb
23Tc
3Vref Vd
(sin)Ts
又因为： Ts TaTbTc
所以有：
T a T s [1 2 m a s in ]
T
b
Ts
2ma
sin
3
1
T
c
Ts
1
2masin3来自.式中 的取值范围
•在 时间段开始关断S3，由于
感性负载电流iA不能立刻改变 方向，iA从S3换相到二极管上， 使D1、D2导通，VS1=VS2=0, S3关断期间，由于DZ2的存在， VS4不会低于E；由于S3关断时 的等效电阻小于S4的断态电阻， VS4不会低于E。所以VS3从零 上升到E，VS4保持为E
•开关状态为[P]，S1导通不会影 响电路运行，因为D1、D2已经 导通。所以负载电流不会流过 S1、S2。
iA
B
iB
O
C
iC 负载
逆变器直流侧的两个电容给出了 中点Z，S2和S3导通时。A点通 过一个箝位二极管连接到中点,每 个直流电容上的电压E，通常为 总直流电压Vd的一半。
.
4
2.开关状态
对A桥臂：
• 开关状态[P]：桥臂上端的两个开关导通，逆变器A端相对于中点Z的 端电压为：VAZ=+E。
• 开关状态[N]：桥臂下端两个开关导通，逆变器A端相对于中点Z的 端电压为：VAZ=-E 。
式中，Ta、Tb、Tc分别为静态矢量V1、V7 和V2的作用时间。
.
17
作用时间推导：
由
v V1
1 3 Vd
v V2
1 3
Vd
e
j
3
v V7
3 3
Vd
e
j 6
v Vref
Vrefej
得 1 3V dT a3 3V dej 6T b1 3V dej 3T cV refejT s
为：0 3
m a 为调制因数
ma
3 Vref Vd
0 ma 1
19
.
20
3. Vref位置与保持时间之间的关系
•Vref指向区域4的中点Q。
•Q和最近三个矢量V2、V7 和V14之间的距离一样，因 此作用时间相同。
第5部分：三电平逆变器
.
1
5.1简 介 5.2 三电平逆变器
5.3 空间矢量调制
5.4 中点电压控制 5.5 多电平二极管箝位式逆变器 5.6 应用实例
.
2
5.1 简 介
中点箝位式（NPC）逆变器 :
通过箝位二极管和串联直流电容器产生多电平交流电压，这种逆变器就是二 极管箝位式多电平逆变器。这种逆变器的拓扑结构通常有三、四、五三种电 平。
得 1 3 V d T a 3 3 V d c o s 6 j s i n 6 T b 1 3 V d c o s 3 j s i n 3 T c V r e f c o s j s i n T s
.
18
作用时间推导：
将式上式分为实部（Re）和虚部（Im），得到
• 中矢量（V7~ V12）幅值为： • 大矢量（V13~ V18）。幅值为：3V d 3
2Vd 3
.
15
2. 作用时间计算
•将空间矢量图分为六个三 角形扇区（Ⅰ~Ⅵ）
•每个扇区双分为四个三角 形区域（1~4）
.
16
三电平NPC逆变器的SVM算法基于伏秒平衡原理：
当Vref落入扇区Ⅰ的2区时，最近的三个 静态矢量为V1、V2和V7则有：
12
注意：禁止在开关状态[P]和[N]之间 进行切换
.
13
5.3 空间矢量调制
1. 静止空间矢量
三相桥臂，每相桥臂有三个开关状态，所以一共有Vv128 7种可能的开关状态组合。
.
14
零矢量(V0)，幅值为零，表示[PPP]， [OOO]和[NNN]三种开关状态；
• 小矢量(V1 ~ V6)，幅值为 V d 3 每个 小矢量包括两种开关状态，一种为 开关状态[P]，另外一种为[N]，因 此可以进一步分为P型和N型小矢量；
.
8
3.换相过程
以开关状态从[O]变到[P] (S3关断、S1开通）的情况为例： S1到S3的切换图。互补开关之间存在一段互锁时间 。
.
9
换相过程假设：
•由于是感性负载，负载电流iA在换相期间固定不变； •直流电容Cd1和Cd2的电容足够大，能够保持电容两端的电 压为E； •所有的有源开关都为理想开关。
VS3=VS4=E/2；
•开关状态为[P]，S1导通，DZ1 承受反压关断，负载电流从DZ1
换相到S1，VS3=VS4=E。
11
工况2：iA<0时换相 开关状态：由[O]到[P]变换
.
•开关状态为[O]时，S2、S3导 通，S1、S4关断。此时，由 iA<0，DZ2导通，S1、S4上的 电压为E；
.
10
工况1：iA>0时换相 开关状态：由[O]到[P]变换
.
•开关状态为[O]时，S2、S3导 通，S1、S4关断。此时，由 iA>0，DZ1导通，S2、S3上 电压VS2=VS3=0,S1、S4上的 电压为E；
•在 时间段内，S3开始关断，
iA流过路径保持不变，S3完全 关断后，由分压电阻R3、R4 作用，S3、S4上的电压为
三电平逆变器特点:
•输出电压比两电平逆变器具有更小的du/dt和THD 。 •无需采用器件串联，就可以应用于一定电压等级的中压传动系统。
.
3
1. 拓扑结构
S1
D1
+ Dz1 S2
E
Cd1
D2
-
Vd Z
iZ
A
+ Dz2
E
S3
D3
Cd2
-
S4
D4
5.2 三电平逆变器
D1~D4:反并联二极管 S1~S4:功率器件GCT/IGBT DZ1，DZ2:钳位二极管
通
断
断
E
[O]
断
通
通
断
0
[N]
断
断
通
通
-E
.
6
开关状态、门极驱动信号和逆变器端电压VAZ
Vg1~Vg4: 开关S1~S4的相应 门极驱动信号。 Vg1, Vg3:互补。 Vg2, Vg4:互补。 VAZ有三个电平：+E、0、-E
三电平逆变器由此命名。
.
7
三电平逆变器端电压和线电压波形
线电压VAB=VAZ-VBZ 包括五个电平: +2E、+E、0、-E、-2E
• 开关状态[O]：中间的两个开关导通，此时箝位二极管将VAZ箝位在 零电压上。负载电流的方向将决定哪个二极管导通。 例如，正向负载电流（IA>0）强迫DZ1导通，则A端 通过导通的DZ1和S2连接到中点Z。
.
5
开关状态的定义:
开关状态
器件开关状态（A相）
逆变器端
S1
S2
S3
S4
电压VAZ
[P]
通
实部:Ta
32Tb
12Tc
3Vref Vd
(cosjsin)Ts
虚部:32Tb
23Tc
3Vref Vd
(sin)Ts
又因为： Ts TaTbTc
所以有：
T a T s [1 2 m a s in ]
T
b
Ts
2ma
sin
3
1
T
c
Ts
1
2masin3来自.式中 的取值范围
•在 时间段开始关断S3，由于
感性负载电流iA不能立刻改变 方向，iA从S3换相到二极管上， 使D1、D2导通，VS1=VS2=0, S3关断期间，由于DZ2的存在， VS4不会低于E；由于S3关断时 的等效电阻小于S4的断态电阻， VS4不会低于E。所以VS3从零 上升到E，VS4保持为E
•开关状态为[P]，S1导通不会影 响电路运行，因为D1、D2已经 导通。所以负载电流不会流过 S1、S2。
iA
B
iB
O
C
iC 负载
逆变器直流侧的两个电容给出了 中点Z，S2和S3导通时。A点通 过一个箝位二极管连接到中点,每 个直流电容上的电压E，通常为 总直流电压Vd的一半。
.
4
2.开关状态
对A桥臂：
• 开关状态[P]：桥臂上端的两个开关导通，逆变器A端相对于中点Z的 端电压为：VAZ=+E。
• 开关状态[N]：桥臂下端两个开关导通，逆变器A端相对于中点Z的 端电压为：VAZ=-E 。