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基于相电压反馈的三电平逆变器死区补偿

2021-04-13王小鹏朱天亮程东亮

电源学报 2021年2期

王小鹏,朱天亮,程东亮,房 超

(兰州交通大学电子与信息工程学院,兰州730070)

相比两电平逆变器, 中点箝位NPC(neutralpoint clamped)型三电平逆变器的开关应力减小一半,输出波形谐波畸变会更小,目前已在中高压变频调速、不间断电源UPS、电网无功补偿和吸收等领域得到了广泛应用。 实际应用中,为了避免三电平逆变器桥臂直接导通,需要在互补的开关信号中加入一段死区时间延时[2],虽然保证了逆变器工作安全,但由于死区时间、开关管开通延时和关断延时以及导通压降等因素的存在,可能造成输出电压的基波幅值降低和谐波含量增加, 导致系统性能变差,尤其在低调制度时影响更加严重[3-4]。NPC 三电平逆变器每个桥臂有4 个功率开关管和2 个箝位二极管,相对于两电平逆变器,其实际的输出电压偏移更大。同时,桥臂电流的流通方式更多,在进行死区效应分析时也需要对不同输出切换状态分别进行讨论。

针对两电平逆变器的死区效应补偿问题,国内外学者提出了多种补偿方法, 主要包括脉冲宽度调整法[3]、平均误差电压补偿法[5-6]和死区时间消去法[7-8]等,这些方法也都可应用在三电平逆变器的死区补偿中。脉冲宽度调整法根据电流方向直接改变脉宽调制PWM(pulse width modulation)的脉冲宽度,具有较好的补偿效果,但对系统实时性要求较高; 平均误差电压补偿法直接将误差电压加到参考电压,实现相对简单,但补偿精度不如前者;死区时间消去法根据不同的电流极性, 使开关信号互补的两个开关管一个导通另一个关断, 但其在过零区域仍需要插入死区。……

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