模拟级联h桥多电平逆变器的直流电压源

Ramakant舒克拉¹拉胡尔Agrawal²

PG学生(电力电子),部门EEE,维特,印多尔、中央邦、印度
助理教授,EEE称,维特,印多尔、中央邦、印度

文摘

不可能直接连接电源半导体开关在中、高电压水平。这提出了一个新的逆变器单元由于施加高电压的水平,这可以称为多级逆变器。多级逆变器合成接近正弦电压从直流电压水平。多级逆变器从楼梯上合成电压波形与一些低谐波含量。从逆变器输出电压波形的谐波失真和良好的质量。因为当使用这个逆变器电压波形THD含量非常重要它影响负载的性能。本文处理单相多电平逆变器的研究和分析。通过使用Matlab模拟不同的多电平逆变器模型,得到一个输出电压波形和。

关键字

多电平逆变器,仿真软件,

介绍

近年来,需要高功率设备已经衍生出众多的工业应用。多级逆变器已经被吸引因为评级增加的力量,更好的谐波性能和优化电磁干扰(EMI)发射,可以存档与多个直流输出电压波形合成的水平。中压电网,马达驱动器和实用的应用程序有几个例子,在要求直流电源转换为交流电源。因此,提出了多级电源转换器结构。多电平逆变器是一种装置,综合不同直流电压的正弦电压附近。多级转换器不仅达到高功率等级,但也使光伏等可再生能源的利用,风能、燃料电池等多级转换器使用多个直流电压源,电池或电容,带来超过一层的输出电压。多级逆变器一直在研究和开发超过三十年,已经建立了成功的工业应用。

使用更多的一般概念包括半导体开关在小电压的步骤执行的权力过渡。

一个多级结构的主要特点如下:-

1。不增加个人的评价装置,输出功率和电压的增加是可能的。

2。开关的伤害不遇到任何电压共享问题。这使得多级逆变器容易被用于应用程序涉及高功率像庞大的汽车司机和公用事业供应。

3所示。多级逆变器有很高的效率,因为它可以在低频率切换。他们有高电压的能力。

4所示。多级转换器可以减少(dv / dt)征服马达故障问题和EMI问题。

5。没有钳位二极管人大。

6。无电压平衡电容在FC。

7所示。数增加的水平,楼梯波形接近正弦曲线。

8。不需要变压器在多脉冲逆变器[1,2]。

新功能兼容使用无功补偿使逆变器产生一个高功率,高电压效用与多级结构。多级电压源逆变器的独特结构允许他们接近高电压和低谐波而不是变压器的使用。有不同的功率转换器,用于电路波形质量的问题是一个重要的问题,它能在许多方面加以解决。波形过滤使用电容和电感,实际上。过滤是以初级和次级绕组或他们两人如果变压器使用。输出波形质量,低通滤波器通常在电路中添加。逆变器是解决什么样的问题,相关的输出波形质量不失其效率[2]。

3级逆变器产生一个输出电压水平的0,+直流-直流。3级逆变器在高频极限,因为切换损失和设备等级限制。三级转换器开始多电平变换器。

随后,几个多层拓扑已经开发出来。1981年,中性点夹(NPC)二极管)逆变器方案提出了(a . Nabae高桥,和h .船长)[3],他们也称为夹多电平逆变器(DCMLI。1992年,飞电容器多级逆变器(FCMI),(又梅纳德和h .福煦)在1996年,提出了级联多电平逆变器(CMI) (j·s·赖和彭f . z)。尽管CMI发明前,应用直到1990年代中期才盛行[4]。级联多电平逆变器的优点突出了马达驱动器和实用的应用程序。级联逆变器增加中压大功率逆变器的需求。L.M.托尔伯特(1999)提出了新颖的基于多电平逆变器载波脉冲宽度调制方法,即多载波和相移载波脉冲宽度调制。多级逆变器适用于工业中压电动机驱动器,可再生能源系统的实用接口,灵活的交流电传动系统和牵引驱动系统。

多一个选择多电平逆变器的级联多电平逆变器或串联h桥逆变器。串联h桥逆变器出现在1975年。Mahesh Manivanna和罗摩Redd计划提出了级联h桥多电平逆变器拓扑。这个拓扑由八个开关,八个二极管和两个直流源[5]。级联多电平逆变器没有完全实现直到两位研究者,赖和彭。他们申请了专利,并于1997年提出了它的各种优势。这里介绍新的逆变器拓扑,使用独立直流源[6]。

二世。级联H桥多电平逆变器

多一个选择多电平逆变器的级联多电平逆变器或串联h桥逆变器。该系列h桥逆变器出现在1975年[7]。级联多电平逆变器没有完全实现直到两位研究者,赖和彭。他们申请了专利,并于1997年提出了它的各种优势。这里介绍新的逆变器拓扑,使用独立直流源[8]。此后,CMI已经在广泛使用的应用程序。模块化和灵活性,CMI显示优势在大功率应用,尤其是并联和串联连接控制器的事实。CMI输出电压波形合成结合许多远程电压水平。图2.3显示了三级级联H桥多电平逆变器。

每一层的逆变器产生三种不同的电压输出即+ Vdc, 0,通过连接交流和直流输出的直流供电,使用了不同的组合四个开关,S1, S2、S3、S4。采取+ Vdc,打开开关S1和S4, Vdc可以被打开开关S2和S3。打开S1和S2和S3和S4,输出的电压就变成0。全桥逆变器的交流输出水平连接在系列合成电压波形为逆变器输出的总和。

九级联H桥多电平逆变器如图2所示电路的直流源和十六个IGBT用于切换的目的。九级的仿真软件模型级联H桥多电平逆变器是图3所示。它包括八个脉冲发电机,四个子系统,一个电压测量,一个范围和一个GUI。

每个部分的直流源(署)连接到一个单相全桥或h桥逆变器。交流电的大小输出阶段,电压是H-bridges获得的电压之和。4 H桥的输出电压是九个级别(0 v, 3 v 6 v 9 v, 12 v, 3 v, v 6, 9 v, -12 v)。

三世。傅里叶级数和谐波消去法理论

的傅里叶表达多层次的输出电压可以获得通过将傅里叶理论多级转换器的输出电压波形,如(1)。如果在多级转换器,直流电压是相等的,基本频率切换控制方法的方程可以表示为:

四、结果

仿真软件模型的九个级别的级联H桥多电平逆变器图3所示。输出电压波形与九级联H桥多电平逆变器图4和图5所示是相同的FFT分析。

从输出电压波形很明显,9个水平:

6 0 v, 3 v, v, 9 v、12 v, 3 v, v 6, -12 v, v

模型的近似是28.81%

类似的仿真模型对5、7、11和17个一级以上模拟在Matlab和获得结果。

类似的仿真模型对5、7、11和17个一级以上模拟在Matlab和获得结果。

结论

本文研究了相关模拟级联H桥多电平逆变器级联H桥和减少谐波。多电平逆变器是使用MATLAB软件模拟。和分析了MATLAB软件的使用FFT工具。使用MATLAB函数FSOLVE射击角度计算。

很明显从表没有。官1减少了H桥级联多电平逆变器。

引用

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