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(guān)器件和二極管，新型三電平逆變電路成本較低，且結(jié)構(gòu)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(guān)器件損耗分布不平均，在P狀態(tài)時，Va1，Va2同時導通；在O狀態(tài)時，Va2，Va3同時給觸發(fā)信號，在同一時刻僅有一個功率器件導通；在N狀態(tài)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(tài)時，Va1導通；在O狀態(tài)時，Va2和Va3同時給觸發(fā)信號，在同一時刻只有一個功率器件導通；在N狀態(tài)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(diào)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(fā)。

5 驅(qū)動電路設計比較
5．1 二極管箝位型三相三電平逆變器驅(qū)動電路
實驗樣機中采用IR2110自舉式驅(qū)動芯片。該芯片采用自舉工作方式，只需一個電源即可驅(qū)動兩個功率開關(guān)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(qū)動電路中，Va2無法穩(wěn)定自舉，故采用電源供電方式。由圖1可知，在該結(jié)構(gòu)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(qū)動電路供電。
5．2 新型三相三電平逆變器驅(qū)動電路
新型三相三電平逆變器a相橋臂驅(qū)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(qū)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(qū)動電路供電，相對于二極管箝位型三相三電平逆變器，驅(qū)動電源數(shù)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(tǒng)穩(wěn)定性。

6 實驗
研發(fā)了二極管箝位型和新型三相三電平逆變器裝置。功率開關(guān)管為IRF840，直流側(cè)電壓110 V，分壓電容1 500μF，采用6N137和IR2110光耦隔離驅(qū)動，控制器為TMS320F2812。采用傳統(tǒng)三電平空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法。圖3a為a相橋臂驅(qū)動波形，由于新型三電平逆變器采用傳統(tǒng)三電平SVPWM算法，故其驅(qū)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(jié)果表明，新型三電平逆變器能很好地完成逆變，且調(diào)制算法兼容傳統(tǒng)三電平SVPWM算法，從而避免了新算法的開發(fā)。

7 結(jié)論
提出的新型逆變電路結(jié)構(gòu)簡單，能平衡各功率器件間的損耗，且驅(qū)動電路設計簡單，成本大大降低。實驗表明，傳統(tǒng)三電平調(diào)制算法也完全適用于該電路，避免了新算法的開發(fā)，可見該新型電路優(yōu)于傳統(tǒng)二極管箝位型三電平電路，且方便應用。