二极管钳位型逆变器的多电平是由多个电容分压得到的,工作时需要***电容电压的稳定。而在级联型逆变器中,各隔离直流电源在充放电上是完全解耦的,只要各直流电源容量足够,无需特别的均衡控制
结构上易于模块化和扩展。级联型逆变器是一种松散的串联结构,每个H桥臂结构
相同,易于模块化生产,容易采用冗余方式实现高可靠性,逆变器的拆卸与扩展都比较十便,控制也相对容易,这是其他多电平逆变器所不具有的。
级联型逆变器除具有多电平逆变器共同的线电压冗余特性外,还具有相电压冗全的特性。对于每相某一输出电压,存在多种级联单元的状态组合。各级联单元的工作是完全独立的,其输出只影响输出总电压,不会对其他级联单元造成影响。相电压冗余可用于均衡名单元的利用率,
级联型逆变器是多电平逆变器中输出同样数量电平而所需器件最少的一种,特别适用于电平数较高的场合
当然,级联式多电平变换器也有相应的缺点,主要是需要大量的隔离直流电源。实际使用时通常采用工频的曲折连接变压器来产生独立电源,系统结构复杂,增加了体积、重量和造价。此外,由于具有多个直流电源和器件,级联型逆变器需要均衡各单元的利用率。在级联单元较多的情况下,故障检测和诊断变得比较困难。
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(3)Z源(Z-Source)逆变器
传统的电压型和电流型逆变器其输出特性均有一定的局限。对于电压型逆变器,其拓扑可看作是由 Buck变换电路拓展而来,这将使得逆变器输出电压总是低于直流输入电压。因此,在一些需要高电压输出的场合,通常要在逆变器输入前端增加升压电路或在逆变器输出级加人升压变压器。前者由于多了DC/DC变换器,使得系统存在两级变换,从而降低了效率,且增加了控制电路的复杂程度;后者因变压器的引入,导致系统的成本、体积增加,且变压器低压侧的电流相对较大,在设计时将必须考虑开关电流应力等问题。此外,电压型逆变器直流侧的电容低阻特性将禁止逆变器工作在一相桥臂的上下开关管直通状态,否则,如果电容短路,功率开关管会因过流而损坏。
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提高
助率开关器
方式中,当是在调制对称,半
所谓电压空间矢量是按照电压所加绕组的空间位置来定义的。在图4-10中,A、B、C分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线,它们在空间互差120o,三相定子相电压UA、UB0,Uc0分别加在三相绕组上,可以定义三个电压空间矢量为u A0、u B0、u c0,它的方
向始终在各相的轴线上,而大小则随时间按正弦规律变化,时间相位互差120o。
可以证明,三相电压空间矢量相加的合成空间矢量u、,是一个旋转的空间矢量,它的幅值不变,是每相电压值的3/2倍,旋转频率为w1,用公式表示,则有
期脉冲不
省调制信号向就变大,变坏。对制方式时,改善输出
u.=u Ao+uBo+u co (4-18) 对于图3-50所示的三相电压型逆变电路,6个功率开关器件可用开关符号(S4、SB、Sc)表示。正常工作时,在任一时刻一定有处于不同桥臂下的3个功率开关器件同时导通,而相应桥臂另3个功率开关器件则处于关断状态,当用(SA、SRB、Sc)表示三相逆变器的开关状态时,由于(SA、 SB、Sc)各有0(表示相应的下桥臂导通)或1(表示相应的上桥臂导通)两种状态,因此三相逆变器共有23-8种开关状态(见表4-1)。从逆变器的正常工作,前6个工作状态是***个工作状态是无意义的。
逆变器的8种工作状态
对于每一个***工作状态,相电压都可用一个合成空间矢量表示,其幅值相等,只录
相位不同而已。如表4-1以us1、ue、...、u依次表示100、110、...、101六个有效工作换态的电压空间矢量,它们的相互关系如图4-11所示。
设逆变器的工作周期从100状态开始,其电压空间矢量u与x轴同方向,它所存在的时间为/3。
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考虑到开关管的开通、关断及驱动电路的延迟时间,为避免直通状态的发生,逆变器功率开关必须加入死区时间,使桥臂开关管先关断、后
导通,而死区则会带来输出电压波形的畸变
对于电流型逆变器,其拓扑可看作是由 Boost变换电路拓展而来的,这将使得逆变器输出电压总是高于直流输入电压。因此,在一些需要低电压输出的场合,往往要在逆变器输入前级加人降压电路或在逆变器输出级加人降压变压器,这两种解决方案也会带来系统效率下降,控制电路复杂化以及成本增加等与电压型逆变器相同的问题。此外,电流型逆变器直沫侧的电感高阻特性将禁止逆变器工作在上桥臂开关管全部关断或下桥臂开关管全部关断的开关状态,否则,如果电感开路,功率开关管会因过压而损坏。考虑到开关管的开通、关断及驱动电路的延迟时间,为避免上述被禁止的开关状态发生,电流刑逆变器也必须加人死区时间使得桥臂开关管先导通,后关断,
为了克服传统电压源和电流源逆变器的不足,美国密西根州立大学的彭方正教授(浙江大学电力电子及电力传动学科点教育部“长江学者奖励计划”特聘教授)提出了7源逆本器,为逆变器提供了一种新的拓扑。如图 3-58所示为2源逆变器的拓扑结构,
Z源逆变器引进了一个2源网络:由一个包含电感L1、L和电容器C1、Cz的二端口网络接成义形,将逆变器和直流电源耦合在一起。