串联多电平逆变器
Aaron · 2010-08-04 23:08 · 23249 次点击
串联多电平逆变器的特点
用单相全桥式逆变单元直接串联组成的三相多电平逆变器,与三相半桥式两电平逆变器相比具有如下的特点:
1)负载中性点N的电压可以保持恒定对于两电平的三相逆变器,当以直流电源电压的中点电压E/2为参考电压时,其负载中性点N的电压是脉动的,脉动的幅度为E/6。对于串联多电平逆变器而言.其输出电压是多电平阶梯波.假设每一个单相伞桥逆变单元的直流侧电压为E,则其输出的相电压uA、uB、uC是多电平阶梯波电压,阶梯波的电平分别为E,2E,3E,...NE,假没uN=
E.由可得unn/=0。说明负载中性点N的电压保持恒定.
2)要保证蓄电池的充放电均衡由图5可知,串联多电平逆变器在每一个阶梯波半周期中,各个单相全桥逆变单元A能性~A4的输出功率由于输出电压波形宽度的不同而不相等,亦即A1~A4各蓄电池的输出功率不相等。为了要保证每一个蓄电池的放电均衡,必须以每一个阶梯波半周期为一个单位.顺序交替地切换各个单相全桥逆变单元A1~A4的输出电压波形,如图7所示。这种串联多电平逆变器本不能调压,但电动车要求调压,为此可以另外加入PwM调压功能其方法如图8所示。
——用钟脉冲产生出载波三角波uc,用uc与直流控制信号u4在比较器中进行比较产生出EPwM正脉冲信号。
——将原来不需调压的驱动信号和EPwM信号.起送到门电路,当两个输入信号同时为正时就可以得到可调压驱动信号.
3)蓄电池在充电和再生制动时的工作蓄电池在充电和再生制动时,多电平逆变器工作在整流状态,每一个单相全桥逆变单元A1~A4,当上桥臂或下桥臂全部导通时,该逆变单元的蓄电池则被旁路。假设N个逆变单元串联i个逆变单元被旁路,则此时的输出电压瞬时值为(N一i)E.通过旁路方式可以灵活地对蓄电池充电,同时还口可以控制再生制动的力矩。
4)多电平逆变器的实用控制法串联多电平逆变器的实用控制法,还可以采用谐波PwM控制法(SHPWM)和空间向量控制法。
SHPWM控制法是采用N个幅值上连续分布,具有相同频率、相同幅值的载波三角波与一个共同的正弦调制波进行比较,在正弦波大于三角波的地方产生出驱动脉冲,根据载波三角波的相位不同又可以分为几种情况.这里不再详述,由于电动车对电动机的动态响应有较高的要求.所以采用三相异步电动机作动力的电动车,一般都适合采用空间向量控制法.此法还可以提高电池电压的利用率.也使多电平逆变器可以输出多种SPWM电平,因此在利用电流跟踪控制时.可以大大降低开关次数,减少输出电流的谐波.提高跟踪效果。
串联多电平逆变器.适用于大功率的电动汽车驱动系统,它可以减少多个蓄电池串联带来的危险,可以降低开关器件的电压应力和降低电磁辐射干扰.
这种串联叠加不用叠加变压器或电抗器.降低了体积、重量和造价。
串联多电平逆变器输出电压的波形好.控制灵活性好,控制精度高,中性点电压波动小。为维持各个蓄电池组电量的均衡,在运行时确保了蓄电池的放电时间一致,通过旁路方式,可以灵活地对蓄电池充电,还可以控制再生制动的力矩。
额定速度时的波形.图l1(b)为35%额定速度时的波形.说明串联多电平逆变器应用于电动汽车驱动系统的效果是好的。