一種新型的三相三電平逆變器

4 兩種電路對比
若選用相同的功率開關器件和二極管，新型三電平逆變電路成本較低，且結構簡單。而且，二極管箝位型三電平逆變電路存在固有缺點，即同一橋臂上的功率開關器件損耗分布不平均，在P狀態時，Va1，Va2同時導通；在O狀態時，Va2，Va3同時給觸發信號，在同一時刻僅有一個功率器件導通；在N狀態時，Va3，Va4同時導通，故Va2和Va3的損耗比Va1和Va2高，這給散熱器設計造成一定困難。而新型三電平逆變電路在P狀態時，Va1導通；在O狀態時，Va2和Va3同時給觸發信號，在同一時刻只有一個功率器件導通；在N狀態時，Va4導通。故該新型三電平逆變電路能平衡所有器件的損耗。
對比表1，2可見，二極管箝位型三電平逆變電路調制方法完全適用于該新型三電平逆變電路，從而避免了新算法的開發。

5 驅動電路設計比較
5．1 二極管箝位型三相三電平逆變器驅動電路
實驗樣機中采用IR2110自舉式驅動芯片。該芯片采用自舉工作方式，只需一個電源即可驅動兩個功率開關管，且價格便宜。二極管箝位型三相三電平逆變器a相橋臂驅動電路中，Va2無法穩定自舉，故采用電源供電方式。由圖1可知，在該結構中，只有Va4，Vb4，Vc4共地，Va1，Vb1，Vc1能自舉，故該電路共需7對電源為驅動電路供電。
5．2 新型三相三電平逆變器驅動電路
新型三相三電平逆變器a相橋臂驅動電路中，Va3，Vb3，Vc3共地，Va4，Vb4，Vc4共地。而Va1與Va2，Vb1與Vb2，Vc1與Vc2分別共用一個驅動地，Va1，Vb1，Vc1能自舉，Va2，Vb2和Vc2也能自舉。故該電路只需2對電源為驅動電路供電，相對于二極管箝位型三相三電平逆變器，驅動電源數量大大減少。在工程實踐中有重要意義。不僅降低了電路設計難度，且減少了成本，提高了系統穩定性。

6 實驗
研發了二極管箝位型和新型三相三電平逆變器裝置。功率開關管為IRF840，直流側電壓110 V，分壓電容1 500μF，采用6N137和IR2110光耦隔離驅動，控制器為TMS320F2812。采用傳統三電平空間矢量脈寬調制(SVPWM)算法。圖3a為a相橋臂驅動波形，由于新型三電平逆變器采用傳統三電平SVPWM算法，故其驅動波形與二極管箝位型三電平逆變器相同。圖3b為兩種逆變器空載時的線電壓波形。實驗結果表明，新型三電平逆變器能很好地完成逆變，且調制算法兼容傳統三電平SVPWM算法，從而避免了新算法的開發。

7 結論
提出的新型逆變電路結構簡單，能平衡各功率器件間的損耗，且驅動電路設計簡單，成本大大降低。實驗表明，傳統三電平調制算法也完全適用于該電路，避免了新算法的開發，可見該新型電路優于傳統二極管箝位型三電平電路，且方便應用。