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SPWM死区对三电平高压变频器共模电压的影响

0在高压大功率领域,电压源中性点(NPC)由于其具体优点,三电平逆变器取代了传统的两电平逆变器,成为驱动交流电机的高质量逆变器[1、2]。电压源三电平逆变器广泛应用于高压大功率电机的调速领域[3、4]。正弦脉宽调制法(SPWM)它是一种脉宽调制方法,调制波为正弦波,载波为三角波或锯齿波。其特点是原理简单,通用性强,控制调节性能好,具有消除谐波、调节稳定输出电压等多种功能。它的出现在中小型变换器的发展中起着重要作用[5]。几乎所有的调制技术都假设开关设备在理想的模式下工作,实现瞬时动作。事实上,任何固态开关设备都有开关时间和关闭时间,在大多数应用中,开关设备的关闭时间是一个重要的考虑因素。在变换器中,图13电平高压变频器拓扑结构Fig.1Topologyofthree-levelhigh-voltageASDsystem两个或两个以上串联在直流母线之间的开关设备相互切换时,由于关闭时间的存在,直流环节会短路,因此在开关控制信号中插入死区延迟。死区设置保证了变换器操作的安全性,但导致控制信号发生变化,使输出电压波形偏离预期值[6]。电压源型脉宽调制(PWM)负载中性点的逆变器会产生共模电压。电机调速系统中的共模电压和电流不仅会对其他复杂的电子设备产生电磁干扰,还会加速电机轴承老化,降低电机寿命[7]。文[8-10]没有提出电机共模电压与逆变器输出共模电压的关系,也没有SPWM研究调制策略中死区设置与共模电压的关系。本文在获得电机共模电压与逆变器输出共模电压关系的基础上,研究了逆变器的使用SPWM调制技术时,调制信号中死区设置对变频器输出电压和共模电压的影响。三相电压源系统中的共模电压是指三相输出电压相对于参考地的共同重量,又称零序电压[11-13]。目前,共模电压有两种研究,重点研究逆变器输出三相电压相对于输入电源电压零点的共模电压,如文献[7、10、14];研究文献[9、13、15]等三相交流电机负载中性点。输入侧的整流器和输出侧的逆变器是产生共模电压的装置,USA、USB、USC输入三相电源电压,LS输入整流电感,C1、C二是直流滤波电容器,LT、RT、DT分别为限流电感、电阻和二极管,CT夹位电容,Lf、Cf分别是交流滤波电感和滤波电容,LM、RM分别是负载电机等效电感和电阻。CN对地泄漏电容输入电源中性点,CN地面泄漏电容器为负载中性点。根据基尔霍夫电压定律和文献[15]的分析方法,Ucm为:Ucm=UUO U3VO UWO-ULfu U3Lfv ULfw-ULMu ULMv ULMw3-URMu U3RMv URMw-UAO UBO UCO3-ULSA U3LSB ULSC UNG,(1)式中UUO、UVO、UWO与直流中性点相比,三电平变换器输出三相电压;ULfi、ULMi、URMi(i=u,v,w)分别是变换器输出侧Lf、LM、RM上相电压;UAO、UBO、UCO与直流中性点电压相比,整流器输入侧分别为三相;ULSi(i=A,B,C)为整流器输入侧Ls上相电压;UNG输入电源的中性点是地漏电容CN上的电压。图1中,除整流器和三电平逆变器外,其他部件均为线性。图1中,除整流器和三电平逆变器外,其他部件均为线性。(UAO UBO UCO)/3、(UUO UVO UWO)/3是电路不平衡电压源,即共模电压源的表达式,(UUO UVO UWO)/3值由逆变器的调制策略决定。由式(1)看,SPWM

标签: matlab共模电感动态电容器调制电压调节器

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