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1、2016年第1期煤礦機電·41·楊凡，安金龍，滿凱凱．五電平電壓源逆變器的仿真控制[J]．煤礦機電，2016(1)：4143，47．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2016．01．010五電平電壓源逆變器的仿真控制楊凡，安金龍，滿凱凱(河北工業(yè)大學電氣工程學院，天津300130)摘要：目前多電平逆變器大量應用在高壓大容量交流傳動以及電力系統(tǒng)領域，針對三電平電壓源逆變器輸出的電壓諧波分量高的問題，采用了二極管鉗位五電平電壓源逆變器。分析了五電平逆變器的矢量調(diào)制基本原理，通過MATLAB／SIMU
2、LINK軟件平臺對三電平與五電平逆變器進行仿真比較，證明了五電平逆變器的優(yōu)點與可行性。關鍵詞：五電平逆變器；矢量調(diào)制；諧波分量；MATLAB仿真中圖分類號：TM464文獻標識碼：A文章編號：1001—0874(2016)01—0041—04SimuIatiOnCOntrOlOfFiVe-LeVeIVOItageSOurceInVerter№昭此n，An^nZo昭，訛n‰托i(SchoolofElectricalEngineering，HebeiUniversityofTechn0109y，Tianjin3001
3、30，China)Abstract：Atpresent，ala唱enumberofinVenersaI℃widelyusedinhighvoltageandlargecapacityACtransmissionandpowersystem，aimingattheproblemofhighvoltageha珊oniccomponentoftheoutputvoltageofthreeleVelVoltagesourceinverterishigh，diodeclamped6ve—levelvoItagesourc
4、einverterisadopted．AnalyzesthebasicprincipleofVectormodulationfbr6Ve—leVelinverter，comparesthethree-levelinverterandfive-levelinverterbyMATLAB／SIMULINKsoftwareandpmvestheadvantagesandfeasibilityofthe6ve-levelinvener．KeywOrds：6ve一1evelinverter；vectormodulatio
5、n；ha舢oniccomponent；MATLABsimulation0引言隨著電力半導體、計算機技術的應用、自動控制和集成電路的發(fā)展，多電平逆變器已成為眾多熱門的研究方向之一。目前多電平逆變器在高壓大容量交流傳動以及電力系統(tǒng)領域應用非常廣泛。文獻[1]分析了三電平矢量調(diào)制的基本原理與算法，證明了三電平逆變器的優(yōu)點與可行性。由于諧波分量較大，IGBT承受的回路電壓較大，易損壞。文獻[2]闡明了通過增加逆變器的電平數(shù)，使得輸出的電壓形成多級的階梯型波形，可削減諧波畸變的數(shù)目。在三電平逆變器的基礎上對五電平逆變器進
6、行建模與仿真，表明了五電平逆變器相對三電平逆變器有許多改進：諧波含量低、逆變效率高、輸出電壓的幅值和相位更易調(diào)節(jié)。因此，本文采用五電平逆變器，運用SVPwM對異步電動機進行控制。通過MATLAB中的SIMU．uNK仿真，搭建模型進行更改優(yōu)化，對研究五電平逆變器在交流傳動的應用有重要意義。1五電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理圖1所示為一個三相二極管箝位型的五電平逆變電路的基本結(jié)構(gòu)。設置其直流側(cè)的電壓為％，并且將電壓分壓到四個相同的分壓電容C。、c：、C，、c。上，使每個電容的電壓控制在％／4，則每一個電容可以看做值
7、為％／4的直流電壓源。再以A相為例，每個含有8個功率開關，在某一個時刻只有4個開關器件處于導通狀態(tài)，而另外4個則處于關斷狀態(tài)，通過不同的開關狀態(tài)的組合，得到輸出為五種電平的電壓。其還含有6個箝位二極管仞小仞?、院拓穑?。、佃：：、Ⅷ：，，它的作用是使每一個開關管承受的電壓強制箝位為單個電容電壓。·42·煤礦機電2016年第1期圖1所示的電路的工作模式以a相輸出電壓u砷為例，通過表1具體闡明多電平輸出的階梯型電壓與逆變器中的開關狀態(tài)的關系。其中“1”為開關導通，“0”為開關關斷。圖1三相二極管箝位型五電平逆變器電
8、路拓樸圖表1五電平逆變器a相開關狀態(tài)與輸出電壓關系表abC2五電平逆變器的SVPwM控制策略多電平逆變器由功率開關元器件的電壓嵌位方式的不同，分為電容嵌位式、二極管嵌位式和級聯(lián)式三種形式。多電平逆變器的控制策略已成為決定其性能的一個重要方面，目前電壓空間矢量PwM技術因其具有控制簡單、效果好的特點在多電平逆變器中得到重視。2．1空間矢量分析空間電壓矢量(SpaceVector)PWM法
