基于電容箝位五電平H橋的變頻器應用研究

4 實驗結果

根據系統原理和仿真結果構建了實驗系統。

實驗參數與仿真參數基本一致，實驗參數如下：直流側電壓為260 V，直流側電容為兩個6 800 μF電解電容串聯，變頻器功率模塊采用三菱公司IPM模塊，控制器采用TMS320F2407+FPGA，負載參數為L=2 mH、C=50 μF、R=50 Ω，輸出變壓器變比為1∶1;輸出電壓頻率為50 Hz，開關頻率為3 kHz。目前實驗采用的直流側電壓相對較低，將在隨后的研究中進一步提高電壓等級。

實驗波形如下。圖6 是a 相輸出電壓濾波前及濾波后的波形，其中uA是濾波前相電壓PWM波形(Ch1-示波器通道1)，ua是濾波后得到的正弦電壓波形(Ch2)。從圖中可以看到，輸出相電壓濾波前的波形為五電平，經過LC濾波和輸出變壓器后，波形非常接近正弦波，對應的諧波成分也比較少。圖7 是經過LC濾波后的a相輸出電壓和電流波形對照，其中ua 是濾波后的相電壓波形(Ch1)，ia是流經a相阻性負載的電流波形(Ch2)，可見電流波形比較接近正弦波，因為所采用的阻性負載含有一定的感值，因此電壓相位略微超前于電流。

5 結語

采用三相電容箝位五電平H橋和輸出變壓器構成的變頻器拓撲，能夠有效提高輸出電壓和功率等級，通過使用SHPWM和PSPWM相結合的調制策略，能夠提高變頻器功率器件的等效載波頻率，較好地保持各橋臂間的功率平衡及各箝位電

容的電壓平衡，可以降低輸出濾波器的體積和容量，提高變換器的整體效率，輸出采用變壓器隔離，可以通過變壓器進一步滿足負載對不同電壓等級和接線方式的需求。所采用的調制方法采用多路位置不同的三角載波與調制波比較，產生功率器件需要的驅動脈沖，控制靈活，實現方便，基于DSP+FPGA的脈沖發生電路，也使多路驅動信號的產生變得簡單。文中對變頻器拓撲及其控制策略從仿真和實驗兩個方面進行了驗證，表明其作為大功率拓撲結構的一種選擇，可以運用在高壓變頻器、風力發電用變流器、并網變頻器等多種場合。