Voltage balance analysis of the three-level single phase converter

Abstract

Данная работа посвящена сравнению способов баланса напряжений на конденсаторах в однофазном трехуровневом полупроводниковом преобразователе с фиксирующими диодами при реализации различных видов широтно-импульсной модуляции (ШИМ).Основными видами ШИМ, используемыми в силовых преобразователях, являются век-торная и скалярная, каждая из которых имеет ряд характерных свойств. Особенностью много-уровневых схем преобразователей является возможность разбаланса напряжений на конденса-торах звена постоянного тока (ЗПТ). При этом от вида используемой ШИМ во многом зависит скорость сведения напряжений на конденсаторах преобразователя. Представленная работа ставит перед собой задачу выявить скоростные показатели обеспечения выравнивания напря-жений на конденсаторах ЗПТ однофазного трехуровневого преобразователя при различных видах ШИМ.В работе предложена методика, позволяющая провести сравнение способов баланса напряжения на конденсаторах ЗПТ в однофазном трехуровневом преобразователе. Данная методика предполагает разделение периода выходного напряжения преобразователя при ин-верторной схеме преобразователя или периода питающей сети при выпрямительной схеме преобразователя на интервалы, за время действия которых определяются приращения напря-жений на конденсаторах ЗПТ. В дальнейшем происходит процесс суммирования данных напряжений по интервалам. Скорость баланса напряжений на конденсаторах звена постоянно-го тока определяется величинами приращения напряжений на конденсаторах до необходимого уровня за период времени.В результате были получены скоростные показатели по устранению разбаланса напря-жений на конденсаторах в однофазном трехуровневом преобразователе при различных видах ШИМ.Все теоретические выкладки были проверены математическим моделированием в ПО MathCAD, а также имитационным моделированием в ПО Psim.