應(yīng)用背景

隨著光伏逆變器、UPS技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，對(duì)逆變器效率的要求也越來(lái)越被制造商所重視，三電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)兩電平結(jié)構(gòu)相比，三電平逆變器具有功率器件電壓應(yīng)力及損耗低、輸出波形質(zhì)量好、效率高等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)在光伏逆變器技術(shù)發(fā)展的新方向。

三電平逆變電路的工作原理

三電平結(jié)構(gòu)每個(gè)橋臂由4個(gè)IGBT和6個(gè)二極管構(gòu)成，以下圖典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 分析A相逆變橋臂的中點(diǎn)電位變化為例，來(lái)簡(jiǎn)述三電平逆變電路的工作原理。

*三電平電路典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)*

當(dāng)A相橋臂上橋臂的兩個(gè)IGBT導(dǎo)通，則A點(diǎn)電位與正母線電位相同，為U，每個(gè)IGBT承受的應(yīng)力平臺(tái)電壓為U/2。

當(dāng)A相橋臂下橋臂的兩個(gè)IGBT導(dǎo)通，則A點(diǎn)電位與負(fù)母線電位相同，為-U，每個(gè)IGBT承受的應(yīng)力平臺(tái)電壓為U/2。

當(dāng)A相橋臂上橋臂第二個(gè)IGBT及旁路鉗位二極管導(dǎo)通時(shí)，A相逆變橋處于續(xù)流狀態(tài)，A點(diǎn)電位與母線中點(diǎn)電位相同為0。

三電平結(jié)構(gòu)比兩電平結(jié)構(gòu)多了一個(gè)電平，可以更好的逼近正弦輸出電壓。

三電平逆變器測(cè)試解決方案

三電平逆變器誕生以來(lái)，其PWM控制技術(shù)和逆變器自身狀態(tài)控制就一直是其研究的重點(diǎn)內(nèi)容。研究人員需要高壓、大功率 高性能的功率測(cè)試設(shè)備幫助他們完成新品的測(cè)試。

某光伏逆變器用戶采用如下方案

2臺(tái) IT6018C-800-75 串聯(lián)輸出，公共點(diǎn)Com接地模擬1/2Vo 、0 、-1/2Vo 三電平輸入,其輸出端接IT7930-350-60作為電網(wǎng)模擬器模擬電網(wǎng)環(huán)境。

 *三電平電路典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)*

光伏逆變器市場(chǎng)朝著高電壓、大功率方向不斷發(fā)展，IT6000系列電源產(chǎn)品電壓高達(dá)2250V，模塊化設(shè)計(jì)最大功率可達(dá)1152kW,并機(jī)性能不下降。可靈活適配高?？蒲性核?、研發(fā)實(shí)驗(yàn)室的不同規(guī)格產(chǎn)品測(cè)試需求。良好的對(duì)地耐壓性能保證高壓工作狀態(tài)下的安全性。IT6000C雙向電源還可搭配SAS1000太陽(yáng)能電池矩陣仿真軟件，實(shí)現(xiàn)光伏板在變化環(huán)境條件下的輸出動(dòng)態(tài)模擬，完成EN50530/SANDIA等法規(guī)測(cè)試。

在此應(yīng)用中，兩臺(tái)電源需串聯(lián)同步使用， 用戶還可通過(guò)IT6000C雙向電源內(nèi)置的數(shù)字I/O接口，對(duì)兩臺(tái)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行控制。IT6000C數(shù)字I/O接口可設(shè)置高、低電平輸入或輸出的邏輯控制，通用I/O功能包括控制設(shè)備ON/OFF狀態(tài)，顯示設(shè)備ON/OFF狀態(tài)，提示/清楚保護(hù)狀態(tài)，觸發(fā)功能雙向控制等。也支持通過(guò)不同引腳的接線實(shí)現(xiàn)多種特殊需求的定制。例如可將某個(gè)引腳與外部?jī)x器連接，并且為外部?jī)x器設(shè)置一個(gè)固定的脈沖或電平信號(hào)，一旦外部?jī)x器發(fā)生故障則輸出該脈沖或電平信號(hào)，本儀器識(shí)別到該信號(hào)后控制電源關(guān)閉輸出，提高測(cè)試安全性。

IT7900電網(wǎng)模擬器具備100%額定電流source和sink能力，3U 15kVA的功率輸出和350/500V的電壓輸出，用戶通過(guò)主從并機(jī)可擴(kuò)展功率至960kVA，節(jié)約了測(cè)試空間。豐富的操作模式滿足用戶單相，三相，反相及多通道測(cè)試需求。為滿足并網(wǎng)型產(chǎn)品的防孤島效應(yīng)認(rèn)證測(cè)試，IT7900系列開(kāi)發(fā)了專(zhuān)業(yè)的孤島測(cè)試模式。測(cè)試人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)RLC參數(shù)或配置有功功率、無(wú)功功率參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模擬純阻性或非線性電網(wǎng)負(fù)荷的效果，進(jìn)一步驗(yàn)證并網(wǎng)型光伏逆變器在不同等效阻抗，三相負(fù)荷平衡及非平衡狀態(tài)下的孤島保護(hù)響應(yīng)時(shí)間。該方案可以幫助工程師簡(jiǎn)化測(cè)試電路，節(jié)約額外的示波器和功率計(jì)等設(shè)備成本。