三相三电平逆变器

为什么三电平逆变器的谐波含量比两电平逆变器的少?

英飞凌工程师解释了三电平逆变器相较于两电平逆变器在谐波含量较少的原因，通过分析逆变器的拓扑结构、工作原理以及损耗分布，揭示了三电平逆变器在输出波形质量、系统效率和器件可靠性方面的优势。

三电平逆变器输出的电压波形更加接近正弦波，具有更低的总谐波失真（THD），这是由于其额外的零电平通路，使得相电压可输出三个电平，从而减少了谐波成分。在损耗方面，三电平逆变器通过降低器件的阻断电压，提高了系统成本效率，尤其是在高频工况下，三电平逆变器的效率更优。

通过分析不同三电平拓扑结构（如NPC1、NPC2和ANPC）的工作模态和损耗分布，可以看到三电平逆变器的损耗主要集中在高压器件上，但每个器件承受的电压减少，从而降低了开关损耗。此外，三电平逆变器还能够改善电磁干扰（EMI），由于器件的dv/dt大幅降低，系统EMI得到改善。

尽管三电平拓扑存在一些劣势，如器件成本增加、控制算法复杂度提升、损耗分布不均衡和中点电位波动等问题，但其独特的优势在光伏、储能、UPS、APF等众多应用场合中得以广泛使用。通过优化调制策略和损耗分布，三电平逆变器的性能得到了进一步提升。

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逆变器中提到的两电平逆变器,三电平逆变器中的电平是什么

在逆变器中，电平概念指的是用于信号传输或能量转换的电压级别。两电平逆变器设计简洁，仅提供两种电压级别：高或低，适用于低成本应用。相比之下，三电平逆变器提供三种电压级别，通过引入电压中点，实现更精细的电压控制，如图所示。

三电平逆变器相比两电平逆变器，在系统层面拥有显著优势：

1. **损耗减少、开关频率提升、成本降低**：例如在NPC1拓扑中，开关器件的电压降低至原来的一半，大幅降低了器件的开关损耗。提升开关频率后，可以减小输出滤波器的体积和成本。在功率等级不变的情况下，通过提高母线电压，可以减小输出端电流，降低输出线缆成本。

2. **器件可靠性提升**：在相同电压等级的系统中，三电平拓扑中的器件承受的阻断电压更低，从而提升了器件的可靠性。

3. **改善电磁干扰（EMI）**：三电平逆变器在开关过程中的dv/dt显著降低，有效改善了系统的电磁干扰。

尽管三电平逆变器存在器件成本增加、控制算法复杂度提升、损耗分布不均和中点电位波动等挑战，但其独特优势使得其在光伏、储能、UPS、APF等众多应用领域得到了广泛使用。下面将详细介绍常见的三电平拓扑：

- **NPC1拓扑**：通过优化电流路径和零电平换流机制，实现了损耗分布的优化和EMI的改善。在逆变工况中，NPC1的损耗主要集中在T1/T4管，而在整流工况中，主要损耗集中在T2/T3管和D5/D6管。仿真结果显示，在高频系统中，NPC1拓扑效率更优。

- **NPC2拓扑**：相较于NPC1，NPC2减少了二极管的数量，采用共射极或共集电极的IGBT和反并联二极管取代钳位二极管，从而降低了损耗，提高了中低开关频率下的系统效率。仿真表明，当电流等级和耐压相同，NPC2拓扑在中低开关频率下的总损耗低于NPC1拓扑。

- **ANPC拓扑**：通过替换钳位二极管为IGBT和反并联二极管，ANPC拓扑进一步优化了损耗分布，通过选择不同的零电平换流路径，实现了更均衡的损耗控制。ANPC的调制算法（ANPC-1、ANPC-2和ANPC-1-00）分别针对不同的损耗特性进行了优化。

英飞凌提供了丰富多样的功率器件，包括OptiMOS™、CoolMOS™、CoolSiC™ MOSFET以及IGBT，满足家用、商用到电站级大型项目的太阳能逆变器设计需求。此外，英飞凌的Easy 1B/2B模块和集成型产品如EiceDRIVER™栅极驱动器IC和XMC™控制器，提供了高集成度和功能性集成解决方案。

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三电平逆变有什么优势?

英飞凌工程师为您解答：三电平逆变器拓扑的优势

随着对逆变器的功率密度、效率、输出波形质量等性能要求的提升，中点钳位型三电平拓扑逆变器已经广泛应用于光伏、储能、UPS、APF等场合。典型的三电平拓扑有二极管型NPC、Conergy NPC、有源NPC。

相比于传统的两电平逆变器，三电平逆变器具有以下优势：

损耗减小，开关频率提升，系统成本降低：如NPC1拓扑中开关器件的电压可减小为原来的一半，大幅降低器件开关损耗，可通过提高母线电压减小输出端的电流，减少输出线缆成本。

器件可靠性提升：在同样电压等级的系统中，三电平拓扑中器件承受的阻断电压降低，提升器件的可靠性。

改善电磁干扰EMI：由于开关过程中器件的dv/dt大幅降低，系统电磁干扰得到改善。

当然，三电平拓扑也存在一些劣势，如器件成本增加、控制算法复杂度提升、损耗分布不均衡和中点电位波动等问题。但得益于其独特优势，三电平拓扑在众多场合得到广泛使用。

常见三电平拓扑介绍

NPC 1

电流路径：蓝绿色线条为导通电流路径，紫色线条为对应的零电平换流路径。功率因数为+1对应①和②两种模态，功率因数为-1对应③和④两种模态。

损耗分布：以F3L225R12W3H3器件为例，在逆变工况时，NPC1的损耗主要集中在T1/T4管，包括导通损耗和开关损耗；在整流工况下，损耗主要集中在D1/D4管和T2/T3管。

NPC 2

电流路径：在NPC2拓扑中，用一对共射极或共集电极的IGBT和反并联二极管代替NPC1二极管钳位的功能，T1/T4管承受全母线电压，T2/T3管承受半母线电压。

损耗分布：在NPC2拓扑中T1/T4为高压器件，开关损耗较大，但由于电流路径上的开关器件数量减少，导通损耗更小，因此NPC2拓扑在中低开关频率的系统中效率更优。

ANPC

电流路径：ANPC拓扑通过拓展两条零电平换流路径，通过对零电平换流路径的选择和控制可以实现更均衡的损耗分布和更小的换流回路杂感。不同调制算法会产生不同的损耗分布。

英飞凌提供的产品

英飞凌提供适用于不同逆变器设计需求的功率器件，包括家用、商用和电站级逆变器。产品包含OptiMOS™、CoolMOS™、CoolSiC™ MOSFET、IGBT、Easy 1B/2B模块、功能性集成型产品EiceDRIVER™栅极驱动器IC和XMC™控制器等。

三电平Easy 1B/2B模块

Easy B系列模块提供600V、650V和1200V电压以及6A至200A电流。模块涵盖PIM和三相两电平全桥配置，以及桥式整流器、半桥、H桥式、三电平全桥和三电平单相模块。模块采用灵活网格引脚与新型IGBT芯片技术相结合，易于集成PIM配置，并采用新型TRENCHSTOP™ IGBT7技术，在Easy 1B封装中集成25A PIM。

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什么是三相三开关三电平逆变器

问题一：三电平是什么意思？ 三电平顾名思义就是三种电平：高电平V/2、零电平0V、低电平-V/2

三电平的实质就是开关阀值的问题，就是提供了三种开关状态转换。

三电平的控制技术主要使用在变频器中，三电平型变频器采用钳位电路，解决了两只功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。

三电平逆变器的主回路结构环节少，虽然为电压源型结构，但易于实现能量回馈。

三电平变频器在国内市场遇到的最大难题是电压问题，其最大输出电压达不到6KV，所以往往需要采用变通的方法，要么改变电机的电压，要么在输出侧加上升压变压器。这一弱点直接限制了它的广泛应用。这也是这个控制技术很多人不甚了解的最大原因。

对于单元串联多电平型变频器，主要缺点是变流环节复杂，功率元器件数目多，体积稍微大一点，但是在其他的方式不能有效解决国内应用的需要时，在高压器件实际应用的可靠性还不是太高的情况下，它的竞争优势在相当一段时间内至少最近一段时期内，可能还是没有其它更好的替代方法。

三电平电压波形是方波，当然能体现出三种不同的电压了。

变频器的电平你可以百度搜一下电平的解释就知道，这里就不多说了，变频器有单电平（一电平）、高低电平（二电平）、三电平（高低电平、零电平）等控制区别，虽然电平数不同，但是其实质还是开关阀值的状态转换而已，只不过是电路需求的控制数量不同而已。

问题二：多电平比如三电平名称的含义？ 首先定义是线电压还是相电压，一般相电压是3电平，线电压就是五电平。电平是指逆变直流侧的直流电压等级，一般是三电平，就是通过开关管的作用出来3个平台，三个平台通过分割形成正弦波。

这个是三电平，正 0 负

这个是五电平，一个是相电压一个是线电压

问题三：三相三开关三电平整流是什么意思 三电平逆变器：1拓扑为在两个电力电子开关器件串联的基础上，中性点加一对箝位二极管的三电平逆变器，又称为中性点箝位型（Neutral Point Clamped，简称NPC）三电平逆变器，所示即为三相三电平NPC逆变器拓扑结构，由两个直流分压电容C1=C2、三相。

问题四：什么是三电平结构 三电平型变频器采用钳位电路，解决了两只功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。三电平逆变器的主回路结构环定少，虽然为电压源型结构，但易于实现能量回馈。三电平变频器在国内市场遇到的最大难题是电压问题，其最大输出电压达不到6KV，所以往往需要采用变通的方法，要么改变电机的电压，要么在输出侧加升压变压器。这一弱点限制了它的应用。

问题五：什么是单相三电平逆变器? 当今世界档缒茉嚼丛匠晌人们日常生活和工业生产中的重要能源刀

其质量和指标在不同的情况下有不同的要求。随着交流电机调速技术的逐渐

成熟蹈咝阅艽笕萘康慕涣鞯魉偌际跸缘糜任重要。三电平逆变器由于具有

输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小、控制方法成熟简单等优点翟

中高压调速领域得到了广泛的应用。而正弦脉宽调制SPWM捶椒ㄊ侨电

平逆变器的核心技术之一。本文介绍了单相三电平逆变器的结构和基本原

理导捌SPWM控制法的原理挡⒁栽夭ㄍ向SPWM法对三电平逆变器进

行控制。

本文基于MATLAB/SIMULINK对三电平逆变电路建立模型挡⒔行开

环、闭环仿真荡佣分析了逆变器输出电压的谐波含量、电压稳定度。采用

PI调节器设计对逆变器设计了双闭环控制低时对负载能力进行研究。

关键词 三电平逆变器 正弦脉宽调制 MATLAB PI调节器错误蔽凑业

引用源。

问题六：三电平变频器的输出波形是什么样子？ 下图是3300V永磁风力发电机用三骸平变流器的电压波形和电流波形，仅供参考！

问题七：三电平逆变器较二电平逆变器的优势是什么? 从实际的角度是因为谐波小，输出不需要很大的滤波器，在传输距离比较远的情况下，可以有很小的电压损失，对后期负载，比如电机冲击比较小，不需要用防护等级高的点击。至于在理论方面的区别肯定有，这个课本上都有。

问题八：三电平pwm变频器具有哪些优点 提升电压应用，输出波形好

波形好，模块耐压低

1电平的变频器是没有的。电平是两个电压之比，以对数来表示，称为相对电平；某电压与选定的标准电压相比较，以对数来表示，称为绝对电平。 在通信、电子等领域，计算放大器的增益、电路的衰耗等，都是输出/输入信号的比较，用电平来表示会有极大...

介绍了西门子采用三电平高压IGBT开发的中压变频器SIMOVERTMV、有源前端技术及应用。 关键词：高压 三电平 有源前端 1、前言 电力电子技术、微电子技术与控制理论的结合，有力地促进了交流变频调速技术的发展。近年来，具有驱动电路和保护功能的...

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三电平有源电力滤波器技术详解 作者：德州和能工业自动化有限公司 一、二极管箝位三电平技术 二极管箝位三电平拓扑由日本学者Nabae. A 等人在1980 年提出，经过近30年的发展，广泛应用于电力电子技术的各个领域。二极管箝位三电平拓扑的优势在于..

问题九：三电平电路的工作原理 TL整流器主电路如图1所示，由8个开关管V11～V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2，则每只开关管将承担直流侧电压的一半。以左半桥臂为例，1态时，当电流is为正值时，电流从A点流经VD11及VD12到输出端；当is为负值时，电流从A点流经V11及V12到输出端，因此，无论is为何值，均有uAG=uCG=+ud/2，D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理，在0态时，有uAG=0；在－1态时，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。右半桥臂原理类似，因此A及B端电压波形如图2所示，从而在交流侧电压uAB上产生五个电平：+ud，+ud/2，0，－ud/2，－ud。每个半桥均有三种工作状态，整个TL桥共有32=9个状态。分别如下：状态0(1,1)开关管V11，V12，V31，V32开通，变换器交流侧电压uAB等于0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。状态1(1,0)开关管V11，V12，V32，V41开通，交流侧输入电压uAB等于ud/2，输入端电感电压等于us－u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1

三电平SVPWM学习

三电平SVPWM原理与性能优化

三电平SVPWM是一种逆变器技术，其相较于两电平SVPWM，具有更低的开关应力、更小的开关损耗、以及更接近正弦波的输出电压波形，主要得益于其调制算法的优化。模型设计与实现过程可关注公众号“浅谈电机控制”，留下邮箱，模型将发送至邮箱。

三电平逆变器结构与原理

三电平逆变器由3个桥臂组成，每个桥臂包含4个开关管，并带有中性线，通过不同开关组合实现三电平电压输出。具体原理图如图1所示。三电平每相电压有3个电平，通过27个电压矢量组合实现，每相电压同时为零时，输出电压矢量为零。

三电平SVPWM核心技术介绍

三电平SVPWM的核心在于扇区判断、区域判断与时间状态分配。在每个扇区内，根据参考电压矢量位置，划分出小扇区，判断其所在区域。选择短矢量作为每个采样周期的起始矢量，确保在电压矢量变化时，只有一对桥臂动作，避免反向转矩和脉动，实现高效控制。

三电平与两电平SVPWM波形对比

三电平SVPWM相较于两电平SVPWM，不仅在波形接近度、电压利用率、谐波含量上表现出优势，而且在开关应力和开关损耗上显著降低。三电平电路具有高效率、低EMI、适用于大容量高电压场合等优点，但同时存在开关器件数量增加、控制复杂性和电位不平衡问题。

总结

三电平SVPWM技术提供了在电机直接转矩控制中的高效性能，通过减少开关应力、降低损耗、优化输出波形等手段，实现对电机的精准控制。在应用中需权衡其优点与挑战，例如采用二极管钳位式作为主电路拓扑结构，以实现三电平逆变器的高效稳定运行。

三电平电路的介绍

三电平逆变器：1拓扑为在两个电力电子开关器件串联的基础上，中性点加一对箝位二极管的三电平逆变器，又称为中性点箝位型（Neutral Point Clamped，简称NPC）三电平逆变器，所示即为三相三电平NPC逆变器拓扑结构，由两个直流分压电容C1=C2、三相逆变电路组成。负载为三相感应电机。

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