基于CPS-PWM的多電平逆變器數(shù)字化控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著電力電子開(kāi)關(guān)器件和高速微控制器的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)在大功率場(chǎng)合的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們對(duì)大功率變流裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制策略方面的研究也愈發(fā)深入。為解決開(kāi)關(guān)器件的功率處理能力和開(kāi)關(guān)頻率之間的固有矛盾，CPS-PWM(載波相移脈沖寬度調(diào)制)作為一種新型多電平調(diào)制策略應(yīng)運(yùn)而生。
　　傳統(tǒng)的CPS-PWM技術(shù)雖然擁有著良好的諧波特性，但其存在直流電壓利用率較低的缺點(diǎn)。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了載波相移THI-PWM(三次諧波注入脈沖寬度

2、調(diào)制)與CPS-TPWM(載波相移梯形波脈沖寬度調(diào)制)兩種改進(jìn)型調(diào)制策略。同時(shí)，為了提高多電平逆變器控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和精確度，本文在CPS-PWM調(diào)制策略的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行了大量研究。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)在分析多電平逆變器常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與調(diào)制策略的基礎(chǔ)上，對(duì)級(jí)聯(lián)H橋型多電平逆變器與CPS-SPWM(載波相移正弦波調(diào)制)策略的工作原理行了探究。從數(shù)學(xué)角度出發(fā)通過(guò)雙重傅里葉變換推導(dǎo)了CPS-PWM調(diào)制

3、策略通過(guò)抵消較低次開(kāi)關(guān)諧波提高等效開(kāi)關(guān)頻率的實(shí)質(zhì)，并在Matlab/Simulink中搭建了三相五電平逆變器模型，對(duì)其輸出的多電平相、線電壓波形及諧波特性方面進(jìn)行仿真研究。
　　(2)針對(duì)CPS-SPWM策略直流電壓利用率較低的缺點(diǎn)提出了載波相移THI-PWM與CPS-TPWM兩種改進(jìn)型調(diào)制策略。引入波形系數(shù)與三角形系數(shù)的概念在諧波特性和直流電壓利用率兩方面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析。通過(guò)在三相九電平逆變器模型上進(jìn)行的一系列對(duì)比仿真驗(yàn)

4、證了理論分析的正確性，得出了CPS-TPWM調(diào)制策略綜合性能較優(yōu)的結(jié)論。
　　(3)以 DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)+FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)為控制核心設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)五電平逆變器數(shù)字控制系統(tǒng)，DSP采用不規(guī)則對(duì)稱采樣法完成采樣計(jì)算及控制，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)多路PWM觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生。分別對(duì)DSP與FPGA進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，著重構(gòu)造了載波相移發(fā)生與PWM比較輸出兩大模塊。在 QuartusII中的仿真研究結(jié)果表明，數(shù)字控制系統(tǒng)中各模塊及其子模塊順