NPC五电平Z源逆变器的设计研究

传统NPC五电平逆变器不具有单级升压的功能,直流电压利用率低,不允许上下桥臂直通,需引入死区时间,造成逆变系统安全性下降。Z源逆变器(ZSI)利用特殊的X型LC网络实现单级升压功能,同时允许桥臂直通,提高逆变器的可靠性。为此提出一种双Z源NPC五电平逆变器拓扑,分析其直通工作状态,并说明了此拓扑结构的合理性。基于传统NPC五电平逆变器的同相载波层叠PWM调制原理,设计了一种适用于五电平ZSI的同相载波层叠PWM调制法。仿真分析验证了此调制方法的合理性及NPC五电平Z源逆变器在提高直流电压利用率方面的优势。

五电平NPC/H桥逆变器的调制策略

在分析了五电平NPC/H桥逆变器拓扑结构和工作原理的基础上,设计了载波层叠脉冲宽度调制(pulse w idth modulation,PWM)和三段式空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse w idth modulation,SVPWM)的策略,并介绍了这2种调制策略的原理。通过Simulink软件搭建仿真模型,对比了不同调制度和不同载波频率下逆变器的输出特性,得出结论:输出电压波形的电平数与调制度有关;提高载波频率可使主要高次谐波频率增大,减小谐波含量。以DSP+FPGA工控开发板为控制器搭建实验平台,实验结果表明调整策略有效。

同步旋转非正交坐标系下五电平SVPWM算法

文中介绍了NPC/H桥五电平逆变器的拓扑结构和工作原理,研究了一种同步旋转非正交坐标系下的五电平SVPWM算法。该算法将静止的直角坐标系变换为与参考电压矢量所在扇区保持同步的旋转非正交坐标系,扇区判断方法简单,参考电压矢量的位置可以用一组公式快速确定,基本电压矢量作用时间公式统一、简便,克服了传统五电平SVPWM算法计算量大、实时性差和不易向更高电平推广的缺点。实验结果验证了该算法的有效性。