使用 IGBT 的中性点箝位三电平逆变器有哪些特点

　　由于串联器件电压均分容易 ,器件每次开关的 d vPd t 低 ,以及输出端出色的谐波品质 ,三电平电压型逆变器在大功率传动应用中变得越来越流行。高压 - IGBT( HV - IGBT) 的出现使得应用三电平中性点箝位拓扑的中高压逆变器设计有了更大的应用范围。这种逆变器目前可以实现从 2. 3～4. 16 kV 全范围的应用。HV - IGBT 模块串联可使用在 3. 3 kV和 4116 kV 的设备。2. 3 kV 逆变器每个开关只需要一个 HV - IGBT。与两电平电压型逆变器相比 ,三电平中点箝位电压型逆变器提供 3 个电压级别给输出端 ,对于同 样的输出电流品质 ,开关频率可降低到原来的 1P4 。并且开关器件的电压额定值可减小到原来的 1P2 ,附加到电机上的额外的瞬态电压应力也可能减少到原 来的 1P2 。主功率逆变电路用三电平中点箝位电压型逆变器实现 ,可以满足中高压交流传动应用的需要。图 1 为输入端带有 12 脉冲二极管整流器 ,输出端为三电平电压型逆变器的主回路电路图。推荐阅读：五个电动平车在日常中会遇到的问题。

　　输入端整流器

　　对于标准应用 ,通常使用 12 脉冲二极管整流器给直流环节电容器充电。这种拓扑在输入端引入的谐波是很小的。如果对输入谐波有更高的要求 ,可以使用 24 脉冲二极管整流器作为输入整流器。对于需要有再生能力的更高级应用 ,可以用一个有源输入整流器取代二极管整流器 ,这时输入整流器与输出逆变器为同一结构。这样在整个速度控制范围内就很容易实现极佳的恒转矩和低的电机损耗。

　　感应电机的控制可以使用转子磁场定向矢量控制器实现。间接矢量控制框图 ,通过使用 PWM 调制器完成了恒转矩区和高速弱磁区的控 制。在这个图中 ,指令磁通ψr3 是速度的函数 ,反馈 速度和前馈滑差控制信号ωsl3 相加。对相加结果的 频率信号积分 ,然后产生单位矢量(cosθe 和 sinθe ) 。最后通过矢量旋转器产生电压 V 3 角θe3 控制 PWM调制器。