多電平二極管箝位型逆變器PWM控制方法及相關問題的研究.pdf

1、多電平中點箝位型逆變器自從1980年提出以來，由于解決了在中高壓場合功率元件耐壓低的問題、降低了開關過程中的dV/dt、改善了逆變器的輸出波形等，已經成為當今電力電子和電力傳動技術的研究熱點。本文重點對多電平中點箝位型逆變器的PWM調制方法和相關問題進行了研究。主要研究內容和創(chuàng)新點包括以下幾個方面： 1.針對三電平NPC逆變器特定消諧脈寬調制方法中求解消諧方程組傳統(tǒng)方法的不足，采用了基于同倫算法的SHEPWM方法，該方法具有收斂

2、范圍寬、收斂速度快等優(yōu)點，并進行了仿真和實驗研究。 2.分別提出了基于遺傳算法和混沌蟻群算法的三電平NPC逆變器SHEPWM優(yōu)化方法，這兩種方法在求解消諧模型非線性超越方程組時克服了傳統(tǒng)方法的缺點，不需要給出方程的合適的初值或預測在整個調制度范圍內解的變化趨勢，更易收斂和減小計算時間。借助嵌入式計算機和FPGA技術，實現(xiàn)了三電平NPC逆變器在線SHEPWM控制。 3.對三電平NPC逆變器的載波層疊PWM方法進行了研究，利

3、用雙重傅立葉級數(shù)分別對載波反相層疊PWM調制方法和載波同相層疊PWM調制方法輸出波形的諧波特性進行了分析和比較，并進行了仿真和實驗研究。 4.提出在60°坐標系下多電平逆變器SVPWM調制方法的參考矢量所在區(qū)域的確定方法，該算法無需進行復雜的三角運算，僅需進行簡單的邏輯判斷就可以得到參考矢量的具體位置和合成參考矢量的最近三基本矢量，能夠極大簡化SVPWM的運算，并進行了仿真和實驗驗證。 5.建立了三電平NPC逆變器中點電

4、流和電壓數(shù)學模型，分析了中點電壓偏移對SVPWM矢量圖的影響，提出了考慮中點電壓變化時的SVPWM算法，和基于合成矢量的分區(qū)方法，簡化了分區(qū)規(guī)則。 6.針對三電平NPC逆變器傳統(tǒng)的最近三基本矢量方法中點電壓存在不能平衡的區(qū)域，采用最近三基本虛擬空間矢量方法，能實現(xiàn)對中點電壓的完全控制。為了在扇區(qū)切換時輸出矢量平穩(wěn)過渡，提出了在每個大區(qū)內全部采用相同首發(fā)正小矢量或負小矢量的方法，并進行了仿真和實驗驗證。 論文通過對多電平二