串联多电平逆变器

串联多电平逆变器的特点

用单相全桥式逆变单元直接串联组成的三相 多电平逆变器，与三相半桥式两电平逆变器相比 具有如下的特点:

1)负载中性点N的电压可以保持恒定 对 于两电平的三相逆变器,当以直流电源电压的中 点电压E/2为参考电压时，其负载中性点N的电 压是脉动的，脉动的幅度为E/6。对于串联多电平 逆变器而言.其输出电压是多电平阶梯波.假设每 一个单相伞桥逆变单元的直流侧电压为E，则其 输出的相电压uA、uB、uC是多电平阶梯波电压，阶 梯波的电平分别为E，2E，3E，...NE，假没uN=

E.由可得unn/=0。说明负 载中性点N的电压保持恒定.

2)要保证蓄电池的充放电均衡 由图5可 知，串联多电平逆变器在每一个阶梯波半周期中， 各个单相全桥逆变单元A能性~A4的输出功率由于 输出电压波形宽度的不同而不相等，亦即A1~A4 各蓄电池的输出功率不相等。为了要保证每一个 蓄电池的放电均衡，必须以每一个阶梯波半周期 为一个单位.顺序交替地切换各个单相全桥逆变 单元A1~A4的输出电压波形，如图7所示。这种 串联多电平逆变器本不能调压，但电动车要求调 压,为此可以另外加入PwM调压功能其方法如图 8所示。

--用钟脉冲产生出载波三角波uc，用uc与 直流控制信号u4在比较器中进行比较产生出 EPwM正脉冲信号。

--将原来不需调压的驱动信号和EPwM信 号.起送到门电路，当两个输入 信号同时为正时就可以得到可调压驱动信号.

3)蓄电池在充电和再生制动时的工作 蓄电 池在充电和再生制动时，多电平逆变器工作在整 流状态，每一个单相全桥逆变单元A1~A4,当上桥 臂或下桥臂全部导通时，该逆变单元的蓄电池则 被旁路。假设N个逆变单元串联i个逆变单元被 旁路，则此时的输出电压瞬时值为(N一i)E.通过 旁路方式可以灵活地对蓄电池充电，同时还口可以 控制再生制动的力矩。

4)多电平逆变器的实用控制法 串联多电平 逆变器的实用控制法，还可以采用谐波PwM控 制法(SHPWM)和空间向量控制法。

SHPWM控制法是采用N个幅值上连续分 布，具有相同频率、相同幅值的载波三角波与一个 共同的正弦调制波进行比较，在正弦波大于三角 波的地方产生出驱动脉冲，根据载波三角波的相 位不同又可以分为几种情况.这里不再详述, 由于电动车对电动机的动态响应有较高的要 求.所以采用三相异步电动机作动力的电动车，一 般都适合采用空间向量控制法.此法还可以提高 电池电压的利用率.也使多电平逆变器可以输出 多种SPWM电平，因此在利用电流跟踪控制时.可 以大大降低开关次数，减少输出电流的谐波.提高 跟踪效果。

这种串联叠加不用叠加变压器或电抗器.降 低了体积、重量和造价。

串联多电平逆变器输出电压的波形好.控制 灵活性好，控制精度高，中性点电压波动小。为维 持各个蓄电池组电量的均衡，在运行时确保了蓄 电池的放电时间一致，通过旁路方式，可以灵活地 对蓄电池充电，还可以控制再生制动的力矩。

额定速度时 的波形.图l1(b)为35%额定速度时的波形.说明 串联多电平逆变器应用于电动汽车驱动系统的效 果是好的。