T型三电平并网逆变器的设计与实现
T型三电平并网逆变器是一种新型的并网逆变器，通过使用T型拓扑结构和PWM控制技术，实现了高效率、低损耗和低谐波输出的特点。在太阳能电池、风能等可再生能源并网系统中，T型三电平并网逆变器可以有效提高系统的性能并减少对电网的影响。
1.T型三电平并网逆变器的设计原理
T型三电平并网逆变器采用T型拓扑结构，其中包括两个IGBT功率开关管和一个中性点电容。逆变器的输出端连接一个LC滤波器，用以减小输出波形的谐波。逆变器的PWM控制采用了三电平调制技术，通过控制IGBT功率开关管的导通与关断，实现对输出电压的精确控制。
T型三电平并网逆变器的工作原理如下：当逆变器的DC电压输入为Vdc时，通过PWM控制技术，将DC电压变换为交流电压输出。在每个半个周期中，逆变器的输出电压可以取三个水平值：-Vdc、0和Vdc。通过控制IGBT功率开关管的导通与关断，可以实现输出电压的平滑变化，从而减小输出波形的谐波含量。
在设计T型三电平并网逆变器时，首先需要确定逆变器的功率容量、输入电压范围和输出电压频率等参数。然后选择合适的功率开关器件、驱动电路和控制策略，设计逆变器的拓扑结构和控制电路。
在逆变器的实现过程中，需注意以下几点：
（1）功率开关器件选择：逆变器的功率开关器件需要能够承受高频率、高电压和高电流的工作环境。常用的功率开关器件包括IGBT、MOSFET等。 （2）驱动电路设计：驱动电路需要能够精确控制功率开关器件的导通与关断，防止出现交叉导通和短路现象。常用的驱动电路包括光耦隔离、反嵌极电路等。
（3）PWM控制策略：逆变器的PWM控制需要根据需求设计合适的调制算法，以实现输出电压的精确控制和谐波抑制效果。
（4）滤波器设计：逆变器的输出端连接一个LC滤波器，用以减小输出波形的谐波含量。滤波器的参数需要根据系统的输出频率和电压等参数进行优化设计。
在实际应用中，T型三电平并网逆变器可以广泛应用于太阳能电池、风能等可再生能源系统中，提高系统的效率和稳定性。通过合理的设计和实现，T型三电平并网逆变器将成为未来可再生能源系统的重要组成部分，促进清洁能源的发展和利用。
目前，世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，高压变频器的种类层出不穷，作
为用户都希望能选择实用而具有良好性价比的高压变频器，如何选择便是值得研究的问题。
知己知彼，百战百胜，首先按照自己的工况拟定对高压变频器的技术要求，针对性的选择高
压变频器的方案、产品和售后服务，否则会出现应用不理想，投资损失大。不同高压变频器
的电路拓扑方案具有不同的技术水平。技术水平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、
使用寿命、维护费用、性价比等重要指标。就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技
术水平，质量价位从3000元到数万元之差。为此，了解不同种类的高压变频器内含技术水
平，选择变频器的品质与工况相结合，达到投入少、节能回报率高的理想效果。
2 高压变频器的概念
按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1kV～10kV
时称中压。我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为高压电机。由于相应额定电
压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称
之为高压变频器。高压变频器又分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别:
(1) 变频器其主要功能特点为逆变电路。根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和
电流型两类。前者在直流供电输入端并联有大电容，一方面可以抑制直流电压的脉动，减少
直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源;另一方面也为来自逆变器侧的无功电流提供导
通路径。因此，称之为电压型逆变电路。
(2) 在逆变器直流供电侧串联大电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆
变电路。电路中串联的电感一方面可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。电流型变频器
是在电压型变频器之前发展起来的早期拓扑。
3 电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别
(1) 直流回路的滤波环节
电压型逆变器的直流滤波环节主要采用大电容，因此电源阻抗小，相当于电压源。电流型逆
２００８年第４期 煤矿机 电 ・２７・
大功率ＩＧＣＴ三电平变流器缓冲电路研究
柯勇 ，陶以彬 ，钟国基。
（１．芜湖职业技术学院，安徽芜湖２４１０００；２．华南理工大学，广东广州５１０６４０； ３．西门子欧司朗亚太研发中心，广东广州５１０６４０）
摘 要： 使用基于ＤＳＰ的三电平空间矢量调制算法，实现动态电荷平衡的中性点控制。ＩＧＣＴ器
件的ＰＷＭ变频器消除了循环变流器主电路昂贵的无功补偿和谐波滤波器，通过无功补偿、谐波优 化、电网共振的有源减震和闪烁控制，可提高厂矿的电能质量。
关键词： ＩＧＣＴ；缓冲电路；三电平；空间矢量ＰＷＭ 中图分类号：ＴＭ８９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０８７４（２００８）０４—００２７—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｆｆｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ Ｌａｒｇｅ Ｐｏｗｅｒ
Ｔｈｒｅｅ—ｌｅｖｅＩ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ ｗｉｔｈ ＩＧＣＴ
ｙ０ ，Ｔａｏ Ｙｉ－ｂｉｎ ，Ｚｈｏｎｇ Ｃｕｏ－ｊｉ （１．Ｗｕｈｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈｕ ２４１０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｉｅｍｅｎｓ－ＯＳＲＡＭＥ Ｃ ＤＡ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ａｓｉａｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｐｏｉｎｔ ｆｏｒ ｃｈａｒｇｅ ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ ａｐａｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ．ＰＷＭ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｏｆ ＩＧＣＴ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｓ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｂｙ ｃｙｃｌｏｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｍａｉｎ ｄｒｉｖｅｓ．Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ ｍｉｎｅ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｙ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ
华中科技大学
硕士学位论文
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究
姓名：刘亚军
申请学位级别：硕士
专业：控制理论与控制工程
指导教师：程善美
20080604 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘 要
三电平逆变器输出由于具有更高的电能质量、更低的谐波含量，更好的电磁兼
容性以及更低的开关损耗等优点，在中高压大容量交流调速领域得到了广泛的应用。
但是，三电平逆变器也存在不少关键问题，如三电平算法的简化问题，过调制区中
点电压控制问题，以及在高压运行时系统的稳定性问题。鉴于以上存在的问题，本
论文深入地研究了三电平逆变器的结构，原理，控制策略，电容中点电压的控制，
死区补偿，过调制处理以及SVPWM算法的实现。
论文在论叙二极管箝位三电平逆变器的结构和工作原理的基础上，分析了三电
平逆变器的SVPWM调制策略，提出了一种实用的易于数字化实现的三电平SVPWM
算法。在该算法的基础上通过修改小矢量的作用时间给出了基于滞环控制和PI控制
的电容中点电压控制策略，并得到了很好的效果。同时，论文对三电平逆变器的死
区补偿和过调制处理进行了深入的研究，并且提出了一些新的方法来解决在过调制
情况下的中点电压平衡问题，研究了三电平逆变器的死区实现方案和补偿策略，仿
真实验证实了所提出的策略达到了预定的效果。为了验证所提出的三电平SVPWM
算法，本文在MATLAB下建立了基于三电平逆变器的感应电动机V/F控制系统和矢
量控制系统，仿真结果验证了所提出的三电平空间矢量PWM算法是可行有效的。
论文对三电平逆变器的SVPWM算法的实现进行了研究，基于DSP和CPLD提
出了两种实现方法。一种是采用数字信号处理器TMS320LF2407A中的两个事件管
理器巧妙实现了三电平SVPWM算法；另一种是利用TMS320LF2407A和
EPM240T100C5组成组合逻辑来实现。实验结果进一步证实了所做的研究工作和所
提出的算法是实际可行的。 关键词：三电平逆变器 SVPWM算法 中点电压控制 死区补偿 过调制
