【T型三电平逆变器简介】

文章目录

前言

一、等效电路模型

二、T型三电平优势：

1.与两电平逆变器相比：

2.与三电平逆变器相比：

三、控制策略

1.控制要求：

2.控制策略：

四、输出公式推导

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前言

        最近由于工作原因，需要利用T型三电平逆变电路做PCS，故需要学习T型三电平逆变器相关知识，以及PCS控制层知识，故在此记录一下一些学习笔记。

一、等效电路模型

        T型三电平逆变器的等效电路模型如下图所示，Udc为直流电源，C1、C2为直流母线上的半母线电容，用于提供中点电压。输出的三相电路中，每一路由四个开关管的导通与关断来实现控制。

二、T型三电平优势：

1.与两电平逆变器相比：

        与两电平逆变器相比，三电平逆变器器件开关应力仅为两电平的二分之一，开关损耗显著降低。随着电平输出数的增加，逆变器输出电压波形更接近正弦波。

（开关应力指开关在切换工作状态时电压的变化量，等于电流与电压之积与其额定值之比）

2.与三电平逆变器相比：

三、控制策略

1.控制要求：

        运行过程中Sa1与Sa3不可同时导通；Sa2，Sa4不可同时导通；Sa1与Sa4不能同时导通；并且开关状态不能再P和N之间直接转换，必须通过O状态来进行过渡。在控制过程中每次应只改变一相开关状态，防止产生噪声和脉动。

2.控制策略：

        故根据上述的控制要求，可获得基本控制方案如下：

1、当Sa1导通时，点AO处于P状态，电压为Up-U0=E-E/2=E/2;

2、当Sa2或Sa3导通时，点AO处于O状态，电压为U0-U0=0;

3、当Sa4导通时，点AO处于N状态，电压为Un-U0=0-E/2=-E/2;

        但为了进一步优化控制策略，减少开关切换过程中的损耗，通过电路模型图分析可知，在状态切换过程中，部分开关元件状态可保持不变，下为T型三电平电路的优化后的开关切换状态：

1、当Sa1，Sa2导通时，点AO处于P状态，电压为Up-U0=E-E/2=E/2;

2、当Sa2，Sa3导通时，点AO处于O状态，电压为U0-U0=0;

3、当Sa3，Sa4导通时，点AO处于N状态，电压为Un-U0=0-E/2=-E/2;

        故根据上述控制策略，可将理想的三电平逆变器电路开关模型的每相桥臂的电路结构看成为一个与直流侧相通的单刀三掷开关，则三电平逆变器主电路可简化成如图所示的结构：

 

四、输出公式推导

        由上图可知，可将Si(i=a,b,c)分解为Sa(0)，Sa(1)，Sa(-1) 单刀三掷开关，分别代表每一路的三种输出电平，故由上述简化模型可获得如下公式：

        故可得输出线电压方程与开关函数的关系为：

        又由

最终得到相电压与开关函数之间的关系