三电平脉冲整流器主电路
合集下载
相关主题
- 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)。
制作：交大灭五蠹
课题组成
二极管钳位型主电路结构
主电路的9种稳态工作模式 SPWM调制原理
中点电位平衡策略
与两电平脉冲整流主电路的比较
主电路的3种结构
二极管钳位型主电路结构
单相三电平四象限脉冲 整流器主电路采用8个 IGBT和二极管反并联构成 两组功率开关。并且这两 组功率开关管带4个钳位 二极管。 LN为网侧限流电感， RN为网侧漏电阻，其大小 可以忽略。
（模式1）
（模式5） （模式9）
工作模式2( SASB=10)
工作模式3( SASB =1-1)
工作模式4( SASB =01)
工作模式6( SASB =0-1)
工作模式7( SASB =-11)
工作模式8( SASB =-10)
主电路的9种稳态工作模式
Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 pp po pn op oo on np no SA 1 1 1 0 0 0 -1 -1 SB 1 0 -1 1 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
与两电平脉冲整流主电路的比较
两电平的不足之处
两电平拓扑结构的不足之处在于，当其应用于高压场合时， 开关器件所承受的电压应力较大，需使用高反压的功率开关或 将多个功率开关串联使用。 此外，由于电压型脉冲整流器交流侧电压总在二电平上切 换，当开关频率不高时，将导致谐波含量相对较大。
三电平的特点：
1、每一个主功率开关管上承受的电压峰值只有二电平整流 器的1/2，比较适用于高电压、大容量(功率)的应用场合; 2、由于三电平变整流器每个桥臂有3个开关状态，每个开关 状态对应不同的输出电压，使得三电平整流器在开关频率不是 很高的情况下也能够保证较好的正弦波形输入电流; 3、三电平整流器在同样的开关频率及控制方式下，它的网 侧电流谐波总畸变率(THD)亦远小于二电平整流器。 但其存在主电路及控制系统复杂的缺点。
由式（5—54）
控制的核心思想为：判断脉冲整流器功率流向，在适当时候通 过脉冲转换改变上下两个电容的充放电过程。
② ④ ⑥ ⑧
⑥ ⑧ ② ④
结论： 模式2与模式6为互补关系 模式4与模式8为互补关系 相互之间的切换可以平衡单模下引起的 中点电位偏移。
（为防止脉冲频繁转换使得开关频率不固定或过高，可以在电位差大于一定值 时才进行上述转换）
9
nn
-1
-1
0
SPWM调制原理
调制波 正侧载波 负侧载波时，S 1 正侧载波 调制波 负侧载波时，S 0 正侧载波 负侧载波 调制波时，S 1
中点电位平衡策略
由式（5—44）
2 2 S A SB SA SB u ab Ud u 2 2
C1或C2为直流侧两个支
撑电容。 该主电路可以实现4象限
二极管钳位型（NPC） Neutral Point Clamped
交流一直流变换功能。
对钳位的理解
钳位二极管在电路中的作用：
主电路的9种稳态工Baidu Nhomakorabea模式
为了便于分析，定义理 想开关函数SA与SB如下：
脉冲整流器开关等效电路图
工作模式1、5、9（SASB=11或00或-1-1）
课题组成
二极管钳位型主电路结构
主电路的9种稳态工作模式 SPWM调制原理
中点电位平衡策略
与两电平脉冲整流主电路的比较
主电路的3种结构
二极管钳位型主电路结构
单相三电平四象限脉冲 整流器主电路采用8个 IGBT和二极管反并联构成 两组功率开关。并且这两 组功率开关管带4个钳位 二极管。 LN为网侧限流电感， RN为网侧漏电阻，其大小 可以忽略。
（模式1）
（模式5） （模式9）
工作模式2( SASB=10)
工作模式3( SASB =1-1)
工作模式4( SASB =01)
工作模式6( SASB =0-1)
工作模式7( SASB =-11)
工作模式8( SASB =-10)
主电路的9种稳态工作模式
Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 pp po pn op oo on np no SA 1 1 1 0 0 0 -1 -1 SB 1 0 -1 1 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
与两电平脉冲整流主电路的比较
两电平的不足之处
两电平拓扑结构的不足之处在于，当其应用于高压场合时， 开关器件所承受的电压应力较大，需使用高反压的功率开关或 将多个功率开关串联使用。 此外，由于电压型脉冲整流器交流侧电压总在二电平上切 换，当开关频率不高时，将导致谐波含量相对较大。
三电平的特点：
1、每一个主功率开关管上承受的电压峰值只有二电平整流 器的1/2，比较适用于高电压、大容量(功率)的应用场合; 2、由于三电平变整流器每个桥臂有3个开关状态，每个开关 状态对应不同的输出电压，使得三电平整流器在开关频率不是 很高的情况下也能够保证较好的正弦波形输入电流; 3、三电平整流器在同样的开关频率及控制方式下，它的网 侧电流谐波总畸变率(THD)亦远小于二电平整流器。 但其存在主电路及控制系统复杂的缺点。
由式（5—54）
控制的核心思想为：判断脉冲整流器功率流向，在适当时候通 过脉冲转换改变上下两个电容的充放电过程。
② ④ ⑥ ⑧
⑥ ⑧ ② ④
结论： 模式2与模式6为互补关系 模式4与模式8为互补关系 相互之间的切换可以平衡单模下引起的 中点电位偏移。
（为防止脉冲频繁转换使得开关频率不固定或过高，可以在电位差大于一定值 时才进行上述转换）
9
nn
-1
-1
0
SPWM调制原理
调制波 正侧载波 负侧载波时，S 1 正侧载波 调制波 负侧载波时，S 0 正侧载波 负侧载波 调制波时，S 1
中点电位平衡策略
由式（5—44）
2 2 S A SB SA SB u ab Ud u 2 2
C1或C2为直流侧两个支
撑电容。 该主电路可以实现4象限
二极管钳位型（NPC） Neutral Point Clamped
交流一直流变换功能。
对钳位的理解
钳位二极管在电路中的作用：
主电路的9种稳态工Baidu Nhomakorabea模式
为了便于分析，定义理 想开关函数SA与SB如下：
脉冲整流器开关等效电路图
工作模式1、5、9（SASB=11或00或-1-1）