主從式級聯(lián)混合多電平逆變器拓撲及其調(diào)制策略研究.pdf

1、近年來,隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備容量的不斷攀升,大容量多電平功率變換技術(shù)得到了飛速發(fā)展。在過去的三十年里,研究人員針對多電平變換器的電路拓撲及相應(yīng)的控制方法做了深入的研究和探索,提出了多種高壓大功率變換的解決方案。
　　 本文從多電平逆變器的拓撲理論入手,以級聯(lián)H橋型逆變器與級聯(lián)NPC／H橋型逆變器的串聯(lián)主電路拓撲為研究對象,根據(jù)NPC／H橋與H橋的直流母線電壓之比這一控制自由度,提出了一種主從式多單元級聯(lián)混合多電平逆變器拓撲。在此拓撲

2、中,級聯(lián)NPC／H橋逆變器為主逆變器,承擔主要的功率輸出,容量等級較高,而級聯(lián)H橋逆變器為從逆變器,負責輸出波形的優(yōu)化。分析了多電平逆變器的常用調(diào)制策略,并根據(jù)主從式多單元級聯(lián)混合多電平逆變器的特點,將基頻階梯波調(diào)制法與多載波高頻PWM調(diào)制法相結(jié)合,提出了適用于混合拓撲的組合型混合調(diào)制方法。該混合調(diào)制方法的基本思想是:級聯(lián)NPC／H橋型逆變器采用基頻階梯波調(diào)制方法,輸出電壓特性為階梯波；而級聯(lián)H橋逆變器則采用多載波高頻PWM調(diào)制方法。該

3、混合調(diào)制方法有效地將高速低耐壓器件和低速高耐壓器件結(jié)合起來,可以用較少的級聯(lián)單元數(shù)目實現(xiàn)較高容量較多電平的輸出,并且可以保證輸出波形具有良好的諧波性能。通過Matlab7.4.0／SIMULINK平臺環(huán)境搭建了混合多電平逆變模型,重點對直流母線電壓比為1:1:4的二單元級聯(lián)H橋型逆變器和一單元NPC／H橋型逆變器串聯(lián)的三單元級聯(lián)混合多電平拓撲進行了詳細仿真分析,并對基頻階梯波調(diào)制法與多載波高頻PWM組合型混合調(diào)制方案進行大量仿真研究,對