并网逆变器学习笔记5—三电平DPWM

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参考文献：《中压三电平全功率风电变流器关键技术研究—任康乐》

1、调制策略分析

DPWM由于其在任意时刻均有一相钳位在某个电平，使得该相的功率器件不发生开关动作，因而可以大大降低开关损耗（平均降低1/3），在确保器件开关频率不变的前提下，变流器的载波频率提高1.5倍？？？。

目前3L-NPC逆变器的DPWM有多种，包括DPWM0 DPWM1 DPWM2 DPWM3 DPWMA DPWMB DPWMMIN DPWMMAX。针对中压三电平网侧变流器运行工况及功能需求，如何选择性能最佳的DPWM值得研究。一般分析开关损耗、共模电压和谐波畸变三个指标，DPWMMIN DPWMMAX由于输出电压和开关损耗不对称，实际使用较少，不做讨论。

3L-NPC电路拓扑如上图所示，小矢量有冗余，零矢量一般选择000。在三电平空间矢量中，合成原则为最近三矢量原则，即参考电压矢量由距离最近的三个矢量进行合成，其中小矢量使用两个冗余状态，即为七段式，DPWM为了降低开关损耗，舍弃一个小矢量，开关序列为5段式。

原则：开关状态改变每次仅带来一个电平变化；

因此归纳出扇区1内所有可能DPWM开关序列与钳位模式，BD区域有两种钳位模式，A区域有三种钳位模式，C区域也有三种钳位模式。

2、开关损耗分析

中压IGBT中，开关损耗远大于导通损耗，开关损耗与调制策略有关，导通损耗与调制策略关系不大。

DPWM一个基波周期内开关损耗表示为：

CPWM可表示为：

3、共模电压分析

变流器产生的高频共模电压会产生对地漏电流，在带来功率损耗的同时，造成严重的电磁干扰问题。因而在电压等级高的中压变流器系统中，共模电压是评价调制策略性能的重要指标之一。共模电压可表示为：

大矢量产生的共模电压为正负vdc/6，小矢量产生的共模电压为正负vdc/3或正负vdc/6，中矢量和零矢量共模电压为0.

4、谐波畸变分析

DPWM五段式的矢量合成方式可能增大电流谐波含量，通常用加权谐波畸变标幺值WTHD0作为指标：

由上图可知，当调制度比较大时，几种DPWM的谐波畸变均优于SVM。

5、DPWM策略总结

6、仿真波形

function y  = fcn(u)

theta = 50*2*pi*u;

m = 1;

ua = m*cos(theta);

ub = m*cos(theta-2*pi/3);

uc = m*cos(theta+2*pi/3);

umax = max(max(ua,ub),uc);

umin = min(min(ua,ub),uc);

%%svpwm

zsvpwm = -0.5*(umax+umin);

%%dpwm1

theta_temp = mod(theta,2*pi);

if (theta_temp>pi/6)&&(theta_temp<pi/2)

    k =0;

elseif (theta_temp>5*pi/6)&&(theta_temp<7*pi/6)

    k =0;

elseif (theta_temp>3*pi/2)&&(theta_temp<11*pi/6)

    k =0;

else

    k =1;

end

z_dpwm1 = 2*k-1-k*umax-(1-k)*umin;

%%dpwma

if ua>0

    vha = 1-ua;

    val = ua;

else

    vha = -ua;

    val = 1+ua;

end

if ub>0

    vhb = 1-ub;

    vbl = ub;

else

    vhb = -ub;

    vbl = 1+ub;

end

if uc>0

    vhc = 1-uc;

    vcl = uc;

else

    vhc = -uc;

    vcl = 1+uc;

end

min1 = min(min(vha,vhb),vhc);

min2 = min(min(val,vbl),vcl);

if min1>min2

    z_dpwma = -min2;

else

    z_dpwma = min1;

end

y = [ua;z_dpwma;ua+z_dpwma];