T型三电平并网逆变器控制研究文献综述

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1、T 型三电平并网逆变器控制研究文献综述 1. 发展背景 . 2 2. 国内外发展现状. 2 3. 两电平逆变器 3 3.1 两电平逆变电路原理图 . 3 3.2 两电平逆变电路仿真波形 4 3.3 正弦脉宽调制的调制算法 4 4. 三电平逆变器 4 4.1 二极管钳位型三电平逆变器 5 4.11 二极管钳位式三电平逆变器主电路结构图. 5 4.12 二极管钳位式三电平逆变器工作原理 5 4.13 二极管钳位式逆变器特点 . 6 4.2 与两电平逆变器比较. 6 5. T 型三电平逆变电路 7 5.1 T 型三电平逆变器主电路结构图 7 5.2 T 型三电平逆变器主电路工作原理 8 5.3 与

2、NPC 型三电平逆变器的比较. 9 6. 空间矢量脉宽调制方法 10 6.1 基本思想 10 6.2 原理与实现. 10 6.3 直流电压利用率 11 6.4 调制函数 12 7. 中性点平衡分析与设计 12 8. 滤波器设计 13 8.1 逆变器输出电压波形的技术指标 . 13 8.2 三相 SPWM 逆变电路谐波分析. 13 8.3 输出电压周期对谐波影响 15 8.4 调制电压对谐波含量的影响 15 8.5 巴特沃思滤波器设计步骤 15 9. 逆变器的 PFC 分析与设计. 16 9.1 设计背景 17 9.2 交错并联 Boost PFC 电路 17 9.3 主要元件参数设计 18 9

3、.31 储能电感设计. 18 9.32 输出电容设计. 20 附录：参考文献 . 20 1. 发展背景 随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重， 并网逆变器的研发受到世界各国的普遍 关注。 并网效率和并网电流电能质量是并网逆变器的两个重要指标,PWM 调制方式对效率和 并网电流电能质量存在关键的影响。 在此背景下， 研究逆变器的拓扑结构以及其控制策略和 并网控制方案。 随着太阳能、UPS 技术的不断发展和市场的不断扩大，对逆变器效率的要求也越来越被 制造商所重视，因此三电平的拓扑结构便应运而生。众所周知，传统的两电平并网逆变器开 关损耗大，直流电压利用低，输出电流谐波高，无法实现高压高质量的

4、并网要求。多电平逆 变器不同于两电平变换器， 其中采用电容或独立电源等方式产生多个电平， 通过将多个功率 器件按一定的拓扑结构组成可提供多电平输出的逆变电路， 其主要目的是以尽量多的电平输 出来逼近理想的正弦波形， 从而减弱输出波形中的谐波影响。 在获得高压输入输出特性的同 时， 多电平逆变器也减轻了器件上的高压应力， 可以使用较低电压等级的器件构造高压变流 器，解决了器件串并联带来的问题。多电平逆变器的出现，是电力电子技术发展的一个里程 碑， 它使得高压变频调速技术迅速走向了实用化， 让我们看到了高性能控制在高压变频技术 上的应用的希望。近几年来 ,多电平逆变器成为人们研究的热点课题 .三电

5、平逆变器是多电 平逆变器中最简单又最实用的一种电路。与传统两电平结构相比，三电平结构除了使单个 IGBT 阻断电压减半之外，还具有谐波小、损耗低、效率高等优势。 前几年,随着西班牙、德国、美国、日本对本国光伏产业的政策扶持，全球光伏发电逆 变器的销售额逐年递增,光伏发电用逆变器进入了一个快速增长的阶段。但目前全球光伏逆 变器市场基本被国际几大巨头瓜分，欧洲是全球光伏市场的先驱,具备完善的光伏产业链， 光伏逆变器技术处于世界领先地位。SMA 是全球最早也是最大的光伏逆变器生产企业(德国 市场占有率达 50%以上)，约占全球市场份额的三分之一,第二位是 Fronius。全球前七位的 生产企业占领了

6、近 70%的市场份额。金融危机以后，美国、意大利市场迅猛发展，尤其是 美国市场,奥巴马政府上台以后，发展速度非常之快,将取代德国成为世界上最大的光伏逆变 器消费市场。 目前国内光伏并网逆变器市场规模较小， 国内生产逆变器的厂商众多， 但专门用于光伏 发电系统的逆变器制造商并不多， 但是不少国内企业已经在逆变器行业研究多年， 已经具备 一定的规模和竞争力，但在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距。国内市场 规模虽然较小， 但未来光伏电站市场的巨大市场发展空间和发展潜力给国内企业带来发展的 历史机遇。逆变器仍需进一步提高和发展。这也就是研究并网逆变器的意义之所在。 2. 国内外发展现状 三电平结构作为多电平逆变器拓扑结构之一， 自日本长冈科技大学难波江章 （A.Nabae） 等人于 1980 年在 IEEE 工业应用年会提出以来，这种拓扑结构在实际工业现场获得了广泛 的应用。 从 20 世纪 90 年代以来，以高压 IGBT、IGCT 为代表的性能优异的复合器件的发展引人 注目， 并在此基础上产生了很多新型的高压大容