基于电容箝位五电平H桥的变频器应用研究

4 实验结果

根据系统原理和仿真结果构建了实验系统。

实验参数与仿真参数基本一致，实验参数如下：直流侧电压为260 V，直流侧电容为两个6 800 μF电解电容串联，变频器功率模块采用三菱公司IPM模块，控制器采用TMS320F2407+FPGA，负载参数为L=2 mH、C=50 μF、R=50 Ω，输出变压器变比为1∶1;输出电压频率为50 Hz，开关频率为3 kHz。目前实验采用的直流侧电压相对较低，将在随后的研究中进一步提高电压等级。

实验波形如下。图6 是a 相输出电压滤波前及滤波后的波形，其中uA是滤波前相电压PWM波形(Ch1-示波器通道1)，ua是滤波后得到的正弦电压波形(Ch2)。从图中可以看到，输出相电压滤波前的波形为五电平，经过LC滤波和输出变压器后，波形非常接近正弦波，对应的谐波成分也比较少。图7 是经过LC滤波后的a相输出电压和电流波形对照，其中ua 是滤波后的相电压波形(Ch1)，ia是流经a相阻性负载的电流波形(Ch2)，可见电流波形比较接近正弦波，因为所采用的阻性负载含有一定的感值，因此电压相位略微超前于电流。

5 结语

采用三相电容箝位五电平H桥和输出变压器构成的变频器拓扑，能够有效提高输出电压和功率等级，通过使用SHPWM和PSPWM相结合的调制策略，能够提高变频器功率器件的等效载波频率，较好地保持各桥臂间的功率平衡及各箝位电

容的电压平衡，可以降低输出滤波器的体积和容量，提高变换器的整体效率，输出采用变压器隔离，可以通过变压器进一步满足负载对不同电压等级和接线方式的需求。所采用的调制方法采用多路位置不同的三角载波与调制波比较，产生功率器件需要的驱动脉冲，控制灵活，实现方便，基于DSP+FPGA的脉冲发生电路，也使多路驱动信号的产生变得简单。文中对变频器拓扑及其控制策略从仿真和实验两个方面进行了验证，表明其作为大功率拓扑结构的一种选择，可以运用在高压变频器、风力发电用变流器、并网变频器等多种场合。