NPC三電平逆變器PWM時降低損耗的研究
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3 三電平逆變器通態(tài)損耗的計算方法
由于電力電子器件的非理想導通特性，當電流流過時，必產生損耗，定義為通態(tài)損耗。流過器件的電流為ik(對于IGCT，參照參數表中Ir值；對于FRD，參照參數表中IF值)時，器件的壓降記為UT(對續(xù)流二極管記為UF)，可以將UT(UF)表示為Ir(IF)的線性函數：
UT=UTo+RTIr，UF=UFo+RFIF (1)
器件通態(tài)損耗與逆變器的導通與換流模式有關，下面以模式1為例說明通態(tài)損耗的計算方法。先假定負載功率因數角為φ，那么uk=Umcos(ωt)，ik=Imcos(ωt-φ)。在模式1下，參與導通的器件為VS1，VS2，VDc1。不妨假定在第j個采樣周期內電流保持不變，在該采樣周期內VS1，VS2，VDc1的通態(tài)損耗分別為：
在模式1中，其余器件不參與導通，因此不會產生導通損耗。采用同樣方法可計算出其他模式下的導通損耗，因此在一個逆變器輸出周期內，逆變器某一器件所產生的導通損耗為：
經測試及計算得，反并續(xù)流二極管產生的通態(tài)損耗最小，箝位二極管(VDc1和VDc2)次之，VS2產生的通態(tài)損耗最大，可計算出逆變器此時的容量為1．35 MVA，輸出有功功率為1．169 MW，此時產生的總通態(tài)損耗為1．556 kW，通態(tài)損耗占輸出有功功率的0．133％，這與實際情況相符。SPWM模式下通態(tài)損耗的計算結果不僅與m有關，而且與φ有關。逆變器通態(tài)損耗將會在φ=0，m=0．785時達到最大，其值為1．68 kW。當功率因數接近-1時，總損耗達到最小，其主要原因是FRD的通態(tài)壓降小于IGCT的通態(tài)壓降。
4 三電平逆變器開關損耗的計算方法
器件的損耗特性可通過查詢器件資料獲得，對IGCT而言，其導通損耗eon和關斷損耗eoff可用如下兩個關于通態(tài)電流ik,j的函數來表示：
一個完整采樣周期內開關損耗的計算方法是對每一個開關點進行累加求和，這不利于對開關損耗進行理論分析和自動求解。下面以模式1為例說明開關損耗的計算方法。
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