级联变频器输出性能与载波移相量关系研究

2012年04月27日10:01:12 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

成凌飞，蒋世用，李金格
河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作

焦作华飞电子电器股份有限公司，河南焦作

摘　　　要：载波移相ＰＷＭ（ＣＰＳＳＰＷＭ）技术应用于级联型多电平变频器时，可在较低器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果，从而改善其输出性能。目前载波移相量存在２π／Ｎ和π／Ｎ两种方式，且对不同级联数目的变频器输出有不同影响。为此，以载波移相技术的理论分析为切入点，研究了Ｈ桥级联型变频器输出性能与载波移相量的关系，２π／Ｎ移相方式对应的输出电压电平数在级联数是奇数情况下为２Ｎ＋１，偶数情况下为Ｎ＋１。而π／Ｎ移相方式不论级联数目奇、偶，对应的输出电压电平数均为２Ｎ＋１。通过建立仿真模型及搭建实验平台加以验证，根据实验结果从谐波分析角度得出，π／Ｎ较之２π／Ｎ移相方式具有明显优越性及良好的谐波特性，目前π／Ｎ移相方式已成功应用于某水泥公司窑头风机变频系统并取得良好经济效益。

关　键　词：级联多电平；高压变频器；开关频率；载波移相；谐波

１　引　言
当前，随着国家节能减排政策的推广，相关部门加大了对变频装置的需求。尤其在高压大功率领域，多电平变频器得到了广泛应用，目前主要通过二极管钳位、Ｈ桥级联、飞跨电容等结构实现［１］。相比之下，级联结构因其较高性价比多用于有源电力滤波器、静止无功补偿装置、变频调速等工程实践中。学者针对该结构提出了谐波消除、载波移相和开关频率优化等ＰＷＭ控制方法［２］。其中，载波移相是ＳＰＷＭ与多重化技术的有机结合［３］，而每一相各载波的移相量存在半周期（π／Ｎ）和全周期（２π／Ｎ）（Ｎ为每相单元级联数）两种方式［４５］，对于不同级联数目，移相方式的选择与变频器输出性能存在密切关系［６］。目前分析和探讨载波移相量的文献较少，本文通过ＣＰＳＳＰＷＭ技术的数学推导，利用Ｍａｔｌａｂ仿真及搭建实验平台得出了不同移相方式下的输出波形及频谱，并对其加以分析说明，为工程应用中移相方式的选择提供理论指导。

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