串聯多電平逆變器

串聯多電平逆變器．適用於大功率的電動汽 串聯多電平逆變器輸出電壓的波形好．控制 對蓄電池充電，還可以控制再生制動的力矩。

串聯多電平逆變器的特點
用單相全橋式逆變單元直接串聯組成的三相 多電平逆變器，與三相半橋式兩電平逆變器相比 具有如下的特點：
1)負載中性點N的電壓可以保持恆定 對 於兩電平的三相逆變器,當以直流電源電壓的中 點電壓E/2為參考電壓時，其負載中性點N的電 壓是脈動的，脈動的幅度為E/6。對於串聯多電平 逆變器而言．其輸出電壓是多電平階梯波．假設每 一個單相傘橋逆變單元的直流側電壓為E，則其 輸出的相電壓uA、uB、uC是多電平階梯波電壓，階 梯波的電平分別為E，2E，3E，...NE，假沒uN=
E．由可得unn/=0。說明負 載中性點N的電壓保持恆定.
2)要保證蓄電池的充放電均衡 由圖5可 知，串聯多電平逆變器在每一個階梯波半周期中， 各個單相全橋逆變單元A能性~A4的輸出功率由於 輸出電壓波形寬度的不同而不相等，亦即A1~A4 各蓄電池的輸出功率不相等。為了要保證每一個 蓄電池的放電均衡，必須以每一個階梯波半周期 為一個單位．順序交替地切換各個單相全橋逆變 單元A1~A4的輸出電壓波形，如圖7所示。這種 串聯多電平逆變器本不能調壓，但電動車要求調 壓,為此可以另外加入PwM調壓功能其方法如圖 8所示。
——用鍾脈衝產生出載波三角波uc，用uc與 直流控制信號u4在比較器中進行比較產生出 EPwM正脈衝信號。
——將原來不需調壓的驅動信號和EPwM信 號．起送到門電路，當兩個輸入 信號同時為正時就可以得到可調壓驅動信號.
3)蓄電池在充電和再生制動時的工作 蓄電 池在充電和再生制動時，多電平逆變器工作在整 流狀態，每一個單相全橋逆變單元A1~A4,當上橋 臂或下橋臂全部導通時，該逆變單元的蓄電池則 被旁路。假設N個逆變單元串聯i個逆變單元被 旁路，則此時的輸出電壓瞬時值為(N一i)E.通過 旁路方式可以靈活地對蓄電池充電，同時還口可以 控制再生制動的力矩。
4)多電平逆變器的實用控制法 串聯多電平 逆變器的實用控制法，還可以採用諧波PwM控 製法(SHPWM)和空間向量控制法。
SHPWM控制法是採用N個幅值上連續分 布，具有相同頻率、相同幅值的載波三角波與一個 共同的正弦調製波進行比較，在正弦波大於三角 波的地方產生出驅動脈衝，根據載波三角波的相 位不同又可以分為幾種情況．這裡不再詳述, 由於電動車對電動機的動態回響有較高的要 求．所以採用三相異步電動機作動力的電動車，一 般都適合採用空間向量控制法．此法還可以提高 電池電壓的利用率．也使多電平逆變器可以輸出 多種SPWM電平，因此在利用電流跟蹤控制時．可 以大大降低開關次數，減少輸出電流的諧波．提高 跟蹤效果。
串聯多電平逆變器．適用於大功率的電動汽 車驅動系統，它可以減少多個蓄電池串聯帶來的 危險，可以降低開關器件的電壓應力和降低電磁 輻射干擾.
這種串聯疊加不用疊加變壓器或電抗器．降 低了體積、重量和造價。
串聯多電平逆變器輸出電壓的波形好．控制 靈活性好，控制精度高，中性點電壓波動小。為維 持各個蓄電池組電量的均衡，在運行時確保了蓄 電池的放電時間一致，通過旁路方式，可以靈活地 對蓄電池充電，還可以控制再生制動的力矩。
額定速度時 的波形．圖l1(b)為35％額定速度時的波形.說明 串聯多電平逆變器套用於電動汽車驅動系統的效 果是好的。