三電平功率變換器中點電壓波動的抑制研究.pdf

1、三電平變換器的出現(xiàn),為高壓大功率系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了同時兼顧大容量和高性能的解決方案。因此三電平技術(shù)已經(jīng)成為電力電子技術(shù)中一個非?；钴S的研究方向。在三電平結(jié)構(gòu)中,二極管箝位型三電平逆變器以其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低等優(yōu)點得到廣泛的研究和應(yīng)用。
　　本文對二極管箝位型三電平逆變器的正弦脈寬調(diào)制策略進行了深入研究,同時建立平均中點電流模型,對二極管箝位型三電平逆變器中點電壓的波動進行了分析。本文討論了三電平逆變器中點電壓波動產(chǎn)生的原因,為系統(tǒng)直

2、流濾波電容的設(shè)計和中點電壓控制提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上,本文分別從載波和調(diào)制波的角度,研究不同調(diào)節(jié)量對中點電壓的影響。
　　本文以中點電流為基礎(chǔ)深入分析了載波幅值對中點電壓的影響作用,具體推導(dǎo)出中點電壓與載波幅移的數(shù)學(xué)表達式,從而在此基礎(chǔ)上提出了基于載波幅移的中點電壓的控制方法。將載波幅值的改變等效到改變調(diào)制波上可以得到同樣的中點電壓波動抑制效果,為了簡化計算,便于實現(xiàn),又提出了中點電壓控制的調(diào)制波方法,該方法也為三電平載

3、波與調(diào)制波相互轉(zhuǎn)換提供了新思路。本文研究了載波交疊與中點電壓的關(guān)系,分析了改變載波垂直位置的載波交疊方法對中點電壓的影響作用,從而在此基礎(chǔ)上得到了基于載波交疊的中點電壓控制方法,為了防止在線性調(diào)制區(qū)出現(xiàn)過調(diào)制對系統(tǒng)輸出造成不利影響,提出了基于載波交疊和載波幅移的混合載波交疊方法,該方法可以通過只改變一組載波的幅值來實現(xiàn)對中點電壓波動的抑制。在充分研究載波交疊量的基礎(chǔ)上,提出了基于載波交疊的SPWM調(diào)制策略。該調(diào)制策略使交疊區(qū)間對稱地分布

4、在橫軸兩側(cè),中點電壓不會發(fā)生偏移,但是可以有效地提高系統(tǒng)(尤其是在調(diào)制比較低時)的輸出波形質(zhì)量。
　　調(diào)制波改變主要有兩種形式,一種是疊加直流分量,一種是疊加諧波分量,本文分析了調(diào)制波改變對中點電壓的影響。本文證明了疊加直流分量可以使中點電壓發(fā)生偏移,同時給出了三電平SPWM方法與SVPWM方法區(qū)間的映射關(guān)系。因此疊加直流偏移量的方法也可以引入到三電平SVPWM方法中,在此基礎(chǔ)上提出了基于疊加直流偏移量的中點電壓波動的抑制方法。本

5、文進一步分析了疊加諧波分量對中點電壓的影響,當(dāng)注入的是六倍次諧波時,中點電壓會發(fā)生偏移,偏移的方向可以用注入諧波的相位來控制,并且給出了中點電壓偏移與注入的諧波幅值的具體關(guān)系。在此基礎(chǔ)上提出了基于六次諧波注入的閉環(huán)中點電壓控制方法。
　　為了對以上理論研究進行驗證,搭建了基于DSP+CPLD雙核結(jié)構(gòu)的三電平逆變器實驗平臺。在實驗平臺上對本文所提出的三電平中點電壓的波動特性以及基于載波和基于調(diào)制波的中點電壓控制策略等進行了實驗研究。