NPC三电平逆变器PWM时降低损耗的研究

作者：时间：2013-02-16来源：网络收藏

3 三电平逆变器通态损耗的计算方法
由于电力电子器件的非理想导通特性，当电流流过时，必产生损耗，定义为通态损耗。流过器件的电流为ik(对于IGCT，参照参数表中Ir值；对于FRD，参照参数表中IF值)时，器件的压降记为UT(对续流二极管记为UF)，可以将UT(UF)表示为Ir(IF)的线性函数：
UT=UTo+RTIr，UF=UFo+RFIF (1)
器件通态损耗与逆变器的导通与换流模式有关，下面以模式1为例说明通态损耗的计算方法。先假定负载功率因数角为φ，那么uk=Umcos(ωt)，ik=Imcos(ωt-φ)。在模式1下，参与导通的器件为VS1，VS2，VDc1。不妨假定在第j个采样周期内电流保持不变，在该采样周期内VS1，VS2，VDc1的通态损耗分别为：

在模式1中，其余器件不参与导通，因此不会产生导通损耗。采用同样方法可计算出其他模式下的导通损耗，因此在一个逆变器输出周期内，逆变器某一器件所产生的导通损耗为：

经测试及计算得，反并续流二极管产生的通态损耗最小，箝位二极管(VDc1和VDc2)次之，VS2产生的通态损耗最大，可计算出逆变器此时的容量为1．35 MVA，输出有功功率为1．169 MW，此时产生的总通态损耗为1．556 kW，通态损耗占输出有功功率的0．133％，这与实际情况相符。SPWM模式下通态损耗的计算结果不仅与m有关，而且与φ有关。逆变器通态损耗将会在φ=0，m=0．785时达到最大，其值为1．68 kW。当功率因数接近-1时，总损耗达到最小，其主要原因是FRD的通态压降小于IGCT的通态压降。

4 三电平逆变器开关损耗的计算方法
器件的损耗特性可通过查询器件资料获得，对IGCT而言，其导通损耗eon和关断损耗eoff可用如下两个关于通态电流ik,j的函数来表示：