三电平三相逆变器27空间矢量速记法.doc

三相三电平逆变器

空间电压矢量速记法

张庆范

山东大学

二极管中点箝位式NPC(Neutral Point Clamped) 三相三电平逆变器, 每相桥臂有四个电力电子器件T1、T2、T3、T4，四个续流二极管D1、D2、D3、D4，二个箝位二极管 D5、D6。

每相桥臂可以安排三种开关状态，若用S a、S b、 S c 表示A、B、C三相桥臂的开关状态，则S a、S b、S c应是三态开关变量。

用 S a变量表示 A 相桥臂开关状态。

若 T1、T2断， T3、T4通， S a = 0 ，A 接电源负端， V a0、=-V D/2若

T1、T4断， T2、T3通， S a = 0 ，A 接电源 0 端， V a0、=0若 T3、

T4断， T1、T2通， S a = 0 ，A 接电源正端， V a0、=+V D/2

A 相桥臂开关 S a开关变量状态

S S S S A0 S

a1 a2 a3 a4 V a

(T 1) (T 2) (T3) (T 4) 输出电压开关状态

1 1 0 0 +V D/

2 2 P

0 1 1 0 0 1 O

0 0 1 1 -V D/2 0 N

定义三相桥臂三态开关变量

S a S b S c ，每相桥臂开关 S a 、S b 、 S c

都有三种开关状态 0、1、2（或 N 、O 、P ，-1 、0、1）。

S =0、1、2S

b =

0、1、2

S

c = 0、1、2

a

2 2 2

1

S

1

S

1

S

a

b

c

三相三电平逆变器共有

3

3 =27 种开关状态，开关状态为（ S S

a b

S c ） 3，每一种开关状态（ S a S b S c ）都对应一组确定的电压 V a0、V b0、

V ，从而对应一个确定的空间电压矢量 V 。

c0

对应的 27 个特定空间电压矢量是

V 、V 、 、V ，定义矢量

1

26

（S a S b S c ） 的 各 个 矢 量 为 ：

V 0(000), V 1(001), V 2(002), V 3 (010), V 4(011),V 5(012),V 6(020),V 7(021) ,V (022), V (100), V (101),V 11 (102),V (110),V (111),V (112),V 15

(

8

9

10

12 13

14

120),V 16(121),V 17

(122),V 18(200),V 19(201),V 20(202),V

21

(210),V 22(211

), V 24(220), V

25

(212),V

26

(221),V

27(222) 。

以上用文字叙述的方法记住这 27 种空间电压矢量，确实是件不

容易的事，不如发明一种新的快速记忆方法——空间电压矢量速记

法。

空间电压矢量速记法

C相3列9行0、1、2

B相9行3列0、1、2

A相 9 行 3 列 0、1、2。

s a s b s c s a s b s c s a s b s c V0 0 0 0 0 0 1 0 0 2 V3 0 1 0 0 1 1 0 1 2 V6 0 2 0 0 2 1 0 2 2 V9 1 0 0 1 0 1 1 0 2 V12 1 1 0 1 1 1 1 1 2 V15 1 2 0 1 2 1 1 2 2 V18 2 0 0 2 0 1 2 0 2 V21 2 1 0 2 1 1 2 1 2 V24 2 2 0 2 2 1 2 2 2

A 相输出端 A 对电源终点 0 的电压 V a0可用 A 相开关变量 S a与直流输入电压 V D表示。

V a0 = （S a -1 ）/2 S a = 0、1、2, V a0 =-V D/2 、0、+V D/2。

输出线电压为： V ab= V a0- V b0=（S a -S b）/2。

3.DC/DC 变换电路直流斩波电路

Buck 降压斩波电路

Boost 升压斩波电路

Buck-Boost 两象限可逆直流斩波电路

四象限直流斩波电路

V1

S1

Vout1

S2

V1 V2 V1

S1 S3 S1 S3

Vout Vout2 Vout1 Vout2 S2 S4 S2 S4

V2 V3 V2

(a) 多电平变换器的基本单元(b)基本单元的串联(c)基本单元的并联

图 1-14 多电平变换器的基本单元及其串、并联

4.DC/AC 变换电路

单相逆变电路画出两基本单元电路的并联电路图；

三相逆变电路画出三基本单元电路的并联电路图；

三相电压型逆变器

三相三电平逆变器

利用两个 IGBT器件（两桥臂）串联电路作为基本单元，设计IGBT变换器电路。

二极管箝位三电平三相电压型（IGBT）逆变器。

画出一相（两基本单元电路的串联）主电路电路图。

S1

D1

S2 C1

Dc1

Vo D2

2E

S3

D3 Dc2

C2

S4

D4