第4章 4逆變電路多重化

Inverter主講：伍文俊

第四章逆變電路（DC-AC）2§4.5多重逆變電路和多電平逆變電路

(CascadedInverterandMultilevelInverter)目的:改善輸出波形,使其更接近于正弦波；一、CascadedInverter

1.Single-phase

CascadedInverter

思路：把兩個逆變電路的輸出按一定的相位差組合起來，使它們所含的某些主要諧波分量相互抵消，就可以得到較為接近正弦波的波形。3

◆兩個單相全橋逆變電路組成，輸出通過變壓器T1和T2串聯(lián)起來。

◆輸出波形

?u1和u2是180°矩形波。?u1和u2相位錯開=60°,變壓器串聯(lián)合成后，3次諧波互相抵消，總輸出電壓中不含3次諧波。

?uo波形是120°矩形波，含6k±1次諧波，3k次諧波都被抵消。4n=1,3,5...n=1,3,5...52.Three-phaseCascadedInverter1)電路結(jié)構(gòu)分析

?由兩個三相橋式逆變電路構(gòu)成，輸出通過變壓器串聯(lián)合成。

?兩個逆變電路均為180°導(dǎo)通方式。

?工作時，逆變橋II的相位比逆變橋I滯后30°。67式中，n=6k±1，k為自然數(shù)。?uU1的基波分量有效值為：

n次諧波有效值為：2)基本的數(shù)量關(guān)系?uU1傅里葉級數(shù)：?輸出相電壓uUN的基波電壓有效值為：8其n次諧波有效值為:

式中，n=12k±1，k為自然數(shù)，在uUN中已不含5次、7次等諧波。

該三相電壓型二重逆變電路的直流側(cè)電流每周期脈動12次，稱為12脈波逆變電路。一般來說，使m個三相橋式逆變電路的相位依次錯開運行，連同使它們輸出電壓合成并抵消上述相位差的變壓器，就可以構(gòu)成脈波數(shù)為6m的逆變電路。93.

CascadedInverterTopology

由若干個基本變換單元，例如H橋逆變器、兩電平逆變器、三電平逆變器等，通過串聯(lián)或并聯(lián)連接而形成的單相或三相逆變器。每一個逆變單元可以輸出方波或階梯波，通過輸出波形的疊加合成，形成更多電平臺階的階梯波，以逼近正弦輸出電壓或電流。獨立直流電源型10特殊變壓器隔離型變壓器隔離型11各個逆變器單元功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率低，在中、高壓應(yīng)用中無需均壓電路，可避免大的du/dt所導(dǎo)致的電機負載絕緣等問題；當(dāng)各串聯(lián)或并聯(lián)連接的級聯(lián)單元中有一個單元故障時，可通過把此單元短接而退出工作，其它單元仍然能夠正常工作，保證系統(tǒng)正常運行；使模塊化變換器產(chǎn)品的封裝，生產(chǎn)和制造成為可能，擴展容易。隨著變換器級聯(lián)數(shù)目的增加，輸出電壓或電流的電平數(shù)增加，從而使得輸出電壓或電流波形的諧波含量減??；特點：12二、MultilevelInverter1、兩電平逆變器（Two-levelInverter）132、三電平逆變器（Three-levelInverter）二極管箝位三電平逆變器（NeutralPointClampedInverter--NPC）1981年，由日本長岡大學(xué)教授NabaeA.等人提出。14

特點：

?輸出相電壓有±Ud/2和0三種電平，線電壓有±Ud、±Ud/2和0五種電平。

?輸出電壓諧波可大大少于兩電平逆變電路。

?三電平逆變電路另一突出優(yōu)點：每個主開關(guān)器件承受電壓為直流側(cè)電壓的一半。15

拓展：七電平16飛跨電容三電平逆變器（Flying-CapacitorInverter）缺點：逆變器每個橋臂需要的電容數(shù)量隨輸出電平數(shù)增加而增加，再加上直流側(cè)的大量電容使得系統(tǒng)成本高且封裝困難；優(yōu)點：在電壓合成方面，開關(guān)狀態(tài)的選擇具有更大