基于DSP的H桥级联多电平逆变器的研究

基于DSP的H桥级联多电平逆变器的研究

第4 4卷第 l 2期2 0年 1月 01 2

电力电子技术Po rEl cr n c we e to i s

Vo .4,No 1 1 4 .2 De e e 01 c mb r2 0

基于 D P的 H桥级联多电平逆变器的研究 S杨仁增，王海欣，黄海宏，傅鹏(. 1合肥工业大学，安徽合肥 2 0 0;2中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥 30 9 . 20 3 ) 30 1

摘要：导托卡马克核聚变实验装置 ( x e m na A vne u ecnu t gT km k简称 E S快控电源是超 E pr etl da cdS prod c n oa a, i i A T)…

种大容量单相逆变电源。有的快控电源已难以满足 E S的发展要求 .型快控电源的研制难点主要集中现 AT新

在高压和大电流。满足快控电源系统高压和快速响应的要求，出了采用 I B为提 G T作为功率器件的 H桥级联逆

变器方案系统采用基于 D P的载波移相技术， S以降低 I B G T的开关损耗，高等效开关频率，提改善输出电压波形。在此对逆变器输电压谐波进行了分析和系统仿真，后通过 H桥级联逆变器实验装置验证了该控制策最略的有效性

关键词：桥级联逆变器：快控电源：载波移相 H中图分类号： M4 4 T 6文献标识码： A文章编号：0 0 0 X( 0 0) 2 0 7— 3 1 0—1 0 2 1 1— 0 6 0

S u f Ca c d d H— i e M uli v lI e t r s d o P t dy o s a e brdg tl e nv r e s Ba e n DS eYANG n z ng,W ANG txn,HUANG ih n Re - e Ha - i Ha— o g,FU n 2 Pe g

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U i￣t o eh o g, fi 30 9,C ia n e i Tcn l ) He 0 0 v yf o e2 hn; 2 0 3,C ia 30 1 hn )

2Ist eo s aP yi, hns dm c ne, . tu Ham hs s C i eA ae yo Si cs H n it f c e c f e

A s atE pr n lavn e u ecnu t gt a a ( A T atcn o pw rsp l i al g aai i— bt c:x e met dac

d sprod c n o m k E S )fs ot l o e u p s a e cpcy s r i a i k r y r t nge p a e i v r r p w r s p l . h xsi g s s m a t me t d v lp n a e u r me t o AS T e d f c l e l h s n et o e u py T e e it y t e n e c n’ e e e o me t l r q i e n f E T. h i u t s i i o e o e u p y a e i h o tg a d lr e c re t o me t r q i me t o ih v l g a d fs e p n e, e f n w p w r s p l r hg v l e n ag u r n . e e u r a T e n f hg ot e n a trso s t a h

s h me o a c d d H— r g n e s wi GB s p e e t d T e t c n q e o are v h s—h f d P M a e c e f c s a e b i e i v r t I T i r s n e . h e h i u f c r rwa e p a e s i e W d t h i t b sdo P i p l d t e ra e s th n o s o GB r ie e u l s i h f q e c f c n e tr a d i r v ef r n DS s p i o d ce s wi ig ls f I T,as q a w t— e u n y o o v r n mp o e p r— a e c c r e o ma c f o t u a e T e mah t n l s f h r n c a d smu a in o y tm r a r d o t a d t e v l i n e o u p t w v . h t mai a a y i o a mo i n i lt f s s e s o e a e c r e u, n ai t i h dyo o o e s h me a c nr lsr tg a e c n r e b x e i e t. fpr p s d c e nd o to tae y r o fm d y e p rm ns i Ke ywo ds: a c d d H— rd e n e e; f s o to o rs p y; c r e v p a e—h fe r c s a e b ig s i v r r a tc n rl p we u pl t a r rwa e h s s i d i t

F u d t nP oetS pot

db e r et f a oa N n ieY a eerhPorm( o( 9 8 10 ) C l o n ai rjc: up r yK yPo c o t nl it Fv erR sac rga N .19 )3 3; o— o e j N i hlg n oa o rjc o t fi n esyo ehooy N . S0 0 5 eeInvt nPoet f t e U i r t fIcnlg ( oX 2 10 ) i e v i '

1引言 国家“五”科学工程超导托卡马克核聚变九大实验装置 ( A T中的快速控制电源是一种大容 E S)量 A/CA C D/ C单相逆变电源。它跟踪等离子体漂

电流± A。而随着 E S 5k A T的不断发展，快控电对源也提出了新的要求，初步设想是将其参数提升到最大输出电压± V,大输出电流￣ 0k 3k最 2 A。考

虑到电源快速响应能力的要求 .于 I C鉴 G T虽具有高耐压和大电流的特性，其开关频率过低，高但且耐压 IB G T的通流能力又太低，故拟采用性价比较高的中耐压大电流 I B G T作为功率器件。考虑到 IB G T的开关频率远高于晶闸管，态均压难以解动

移产生的位移信号，通过为真空室内部的 4个快控线圈提供数干安的励磁电流。形成磁场来维持等离子体在非阋截面时的动态平衡与准确位置，以抑制等离子体在大拉长形下的快速漂移【。 1 _目前正在运行的快控电源于 2 0 0 6年开始投

决，宜直接串联，采用 H桥级联的模式。为降不故低开关损耗，常大功率开关器件开关频率偏低，通 但低频的 P WM控制会导致输出波形中含有大量

入运行，参数为最大输出电压± 0 最大输出其 8 0V,基金项目：家九五重点科技攻关项目 (( 9 8)3 3);国 1 9 10合

低频谐波。该次设计拟采用载波移相技术来提高系统的等效频率，善输出电压波形。改

肥工业大学大学生创新基金项目资助 ( S 0 0 5 X 2 10 )定稿日期： 01— 9 0 2 0 0—7

作者简介：仁增 ( 9 1 )男，东人，士研究生，究杨 17一，山硕研方向为电工理论新技术。

2 H桥输出谐波分

析 H桥逆变器采用双极性 P WM的调制方式 .如

7 6

基于DSP的H桥级联多电平逆变器的研究

基于 DS P的 H桥级联多电平逆变器的研究

图 1示。义 a b为调制波和载波的交点，为所定， E直流侧电压，载波 u和调制波的表达式为：

f 0 T一， 2≤ e2 (叮) 竹￣1十+ t T丌<州 ) 1“= s i n频率：为调制波频率。

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日经推导，。: u为

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式中：为载波初始相位；=,, 3,卜同；为载波 k 0 1 2,…。

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曰千岱二图 1 H桥逆变器 P WM调制方式

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sf e cln )孚 l ( ) i字 n jo( n" sm一= 1 2式中：载波 L。 F为 e,

s∞= + 2rk 1] U一 i一 n一 -(+ )2 r _c定义 M为调制度， wtY= e则有： X= c, wt,

显然输出波形中包含基波、次和高次谐波、低 载波及其边带频率的谐波 I。 2 J

2r+ ) 1 1一X=一k 1一7 ( c ("当 Wtb U/时，: c,s/==, 有e曼’ e=

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3载波移相 H桥级联谐波分析 图 2示出 2 H桥级联结构 . 2桥的载波初则 H

粤 2十 1 i)"号( n一 r州sy r k

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始相位相差 10,出电压为： 8。输

则输出波形为：

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2 H桥级联

对。进行傅里叶分解，:即

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