NPC三电平逆变器PWM时降低损耗的研究

时间:2013-02-16来源:网络

3 三电平逆变器通态损耗的计算方法
由于电力电子器件的非理想导通特性,当电流流过时,必产生损耗,定义为通态损耗。流过器件的电流为ik(对于IGCT,参照参数表中Ir值;对于FRD,参照参数表中IF值)时,器件的压降记为UT(对续流二极管记为UF),可以将UT(UF)表示为Ir(IF)的线性函数:
UT=UTo+RTIr,UF=UFo+RFIF (1)
器件通态损耗与逆变器的导通与换流模式有关,下面以模式1为例说明通态损耗的计算方法。先假定负载功率因数角为φ,那么uk=Umcos(ωt),ik=Imcos(ωt-φ)。在模式1下,参与导通的器件为VS1,VS2,VDc1。不妨假定在第j个采样周期内电流保持不变,在该采样周期内VS1,VS2,VDc1的通态损耗分别为:

在模式1中,其余器件不参与导通,因此不会产生导通损耗。采用同样方法可计算出其他模式下的导通损耗,因此在一个逆变器输出周期内,逆变器某一器件所产生的导通损耗为:
e.jpg
经测试及计算得,反并续流二极管产生的通态损耗最小,箝位二极管(VDc1和VDc2)次之,VS2产生的通态损耗最大,可计算出逆变器此时的容量为1.35 MVA,输出有功功率为1.169 MW,此时产生的总通态损耗为1.556 kW,通态损耗占输出有功功率的0.133%,这与实际情况相符。SPWM模式下通态损耗的计算结果不仅与m有关,而且与φ有关。逆变器通态损耗将会在φ=0,m=0.785时达到最大,其值为1.68 kW。当功率因数接近-1时,总损耗达到最小,其主要原因是FRD的通态压降小于IGCT的通态压降。

4 三电平逆变器开关损耗的计算方法
器件的损耗特性可通过查询器件资料获得,对IGCT而言,其导通损耗eon和关断损耗eoff可用如下两个关于通态电流ik,j的函数来表示:
f.jpg
一个完整采样周期内开关损耗的计算方法是对每一个开关点进行累加求和,这不利于对开关损耗进行理论分析和自动求解。下面以模式1为例说明开关损耗的计算方法。
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关键词: 逆变器 脉宽调制 谐波

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