三电平NPC逆变器的开关步进/换相控制外文翻译资料

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三电平NPC逆变器的开关步进/换相控制

摘要

文章中，传统空间矢量调制 (SVM）和单极载波空间矢量脉宽调制(CB-SVPWM) 基于连续的方案分析了三电平中点箝位。从本质上来讲，双开关换向的方法显而易见地研究和比较所有的操作条件及其相应的数学算法。据此，SVM的能力每采样周期区域提供24,16和12切换次数，步骤1，步骤2,步骤3和步骤4可以分别工作，而其对应可以优化只有12个步骤的整体区域，因为他缺乏p型和n型小向量用法。这意味着单极CB-SVPWM可以最大程度地减少开关损耗从50%（0m_ale;0.5）到20%（0.5 m_ale;0.866）。仿真结果验证了理论的有效性，分析方法具有良好的一致性。

关键词:空间矢量调制（SVM）、空间矢量脉宽调制（CB-SVPWM）、三级中点箝位（NPC）、开关损耗。

I. 介绍

目前这种情况下，对于三相电压系统来说，三电平中点箝位（NPC）逆变器是非常流行的。一个三电平NPC逆变器拓扑结构如图1，它已被广泛应用于高压大功率应用[ 1 ] - [ 3 ]。与两电平逆变器相比，三电平NPC逆变器具有更多的优势，因为它们输出电流和电压都有较低的谐波，从而降低开关设备上的电压，应可以使用电压较小的设备[ 3 ]—[ 4 ]。此外，三电平NPC逆变器可以操作只有一半的直流母线电压。因此，三电平NPC逆变器主要用于高功率应用。但是，三电平NPC的缺点是逆变器的每个支路中的开关的通断带来的开关损耗。

图1三电平NPC逆变器的电源电路和控制结构

有两种常见的解决方案，减少开关基于载波脉宽的三电平NPC逆变器损耗调制（CB-PWM）方法和空间矢量制（SVM）方法，这已广泛的应用于工业应用中[ 2 ]，[ 4 ] - [ 7 ]。然而，这两种策略都有开关设计调制中的不足，SVM调制方法需要一个查找表来选择电压矢量，但CB-PWM调制方法是需要找到零电压序列添加到参考电压的调制方法中。几个研究已经提出了解决开关损耗问题。但只有少数研究提到在CB-SVPWM调制方法和SVM调制方法中减少开关切换次数[ 8 ] - [ 10 ]。

本文重点研究三电平NPC逆变器并提出在两种策略下提出减少开关次数。因为提出了调制方法，在每个采样周期和区域内改变开关状态，这种调制方法和其各自向量和时间相关联。然而，使用这两种调制方法，他们同样地在基础上合成了参考电压矢量相近的三电压矢量。因此，提出的方案可应用于三电平NPC逆变器等逆变器。仿真结果验证了该方法的可行性和可靠性。

II. 传统的SVM策略

图一电平逆变器在alpha;minus;beta;帧状态切换下共有27种可能的组合。其中包括一个双层六边形的alpha;minus;beta;框架集中，在平面、空间电压矢量的确定如图2显示。开关状态说明了“1”（），“0”（），和“-1”（），它分别表示的电压等级。

图2 三电平NPC逆变器的开关状态

在任何采样时间，参考电压向量的移动位于地区相近的三电压矢量，如图2所示。相邻的三开关矢量是合成参考电压矢量[ 11 ]的最好选择。

参考电压由三角形的三个向量合成（见图2）。停留时间为三向量计算基于伏秒平衡原理方程（1）

(1)

向量是在采样周期内用来组成所需的电压矢量的。例如，当落入落入一部分4区时，如图3（d）所示，它可以由，合成，把放进方程（1），然后在alpha;minus;beta;框中的，这是可以解决的。如下，

(2)

(3)

(4)

其中是调制索引，由

(5)

在连续SVM（CSVM）切换序列设计中，合理判断的概念是在同一分支中的两个开关可以仅改变一个切换步骤，并减少开关次数用于参考电压的改变，而参考电压从一扇区/区域到下一个是必需的，以尽量减少逆变器的开关功率损耗。其中，1扇区中开关序列排列的例子如图3所示。

图3（a）显示在区域1顺序切换(0 lt;le;0.5),其布置的可能性，其根据上述概念设计的安排完全是12种格式，因为七个电压矢量被使用，即，零电压向量（isin;{}和两个小电压矢量（isin;{ }，isin;{ }，基于相近的三电压向量原理。同样，分别如图中所示图3（b），（c），及（d所示，在区域2（0.5＜le;0.866）和区域3、4（0.866＜le;1），有2个转换格式，由于分别仅分别使用五和四电压矢量，没有零电压向量。同以下程序如在本次讨论中，切换的例子4区的顺序设计如图4所示。

图3.扇区4中每个区域的切换序列（a）第1区

（b）第2区。（c）第3区。（d）第4区

图4 扇区4中每个区域的切换序列（a）第1区

（b）第2区（c）第3区（d）第4区

表格1

传统SVM策略的切换序列