多電平逆變器空間矢量調(diào)制技術(shù)研究.pdf

1、多電平逆變器中每個功率器件承受的電壓相對較低，因此可以用低耐壓的功率器件實(shí)現(xiàn)高壓大容量逆變器。且采用多電平變換技術(shù)可以顯著提高逆變器輸出電壓的質(zhì)量指標(biāo)。因此，隨著功率器件的不斷發(fā)展，采用多電平變換技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)高壓大容量逆變器的重要途徑和方法。 但隨著電平數(shù)的增加，對多電平逆變器的控制的復(fù)雜性也顯著增大。本文就多電平逆變器作為研究對象，對空間矢量調(diào)制技術(shù)在多電平逆變器上的應(yīng)用進(jìn)行了研究，通過對空間矢量調(diào)制算法的改善來達(dá)到減小控制

2、復(fù)雜性隨電平數(shù)增加的問題，以及對減小多電平逆變器輸出的共模電壓，降低功率器件的開關(guān)頻率等性能上的優(yōu)化。 (1)本文首先對當(dāng)前主要的多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和PWM調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了介紹，并對空間矢量調(diào)制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，按照兩相電壓空間的控制和期望性能指標(biāo)控制兩個方面來劃分PWM調(diào)制技術(shù)的研究方向。本文在第二章中對兩相電壓空間的控制方法進(jìn)行了研究，而第三章和第四章的工作則對期望性能指標(biāo)的控制方法進(jìn)行了討論。 (2)根據(jù)

3、基本矢量在α'β'兩相坐標(biāo)平面的坐標(biāo)都是整數(shù)的規(guī)律，提出了通過V0(k)和z(k)兩個參數(shù)來確定參考電壓矢量所在扇區(qū)S(k)的方法，并給出了扇區(qū)S(k)中各頂點(diǎn)基本矢量的作用時間的計算公式；據(jù)此總結(jié)得到了在α'β'兩相坐標(biāo)平面下對參考電壓矢量進(jìn)行逼近的算法，該算法只需要進(jìn)行簡單的四舍五入與加減運(yùn)算，易于實(shí)現(xiàn)；對參考電壓提出了同步采樣的要求，提出調(diào)制算法在α'β'兩相平面和口bc三相平面上的收斂概念，指出收斂的調(diào)制算法能夠降低逆變器輸出的

4、次諧波成分。 (3)提出了基本切換的概念，即每次只有一相輸出改變，且只改變一個電平單位的切換，利用基本切換提出了電路中各個開關(guān)器件的開關(guān)次數(shù)最少的調(diào)制方案。以基本切換為基礎(chǔ)，提出以切換路徑來描述逆變器開關(guān)狀態(tài)的切換過程，并給出了路徑封閉的概念，指出只有封閉的路徑才能保證調(diào)制算法的收斂。為了尋求合適的封閉路徑以利用基本切換來降低開關(guān)次數(shù)，提出了特征四邊形和特征網(wǎng)絡(luò)的概念，證明了要使用基本切換來遍歷扇區(qū)的頂點(diǎn)，只能沿著特征四邊形的邊

5、和特征網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行；發(fā)現(xiàn)了隨著參考電壓軌跡的半徑所在的范圍不同，特征網(wǎng)絡(luò)具有兩種不同的形狀。在這兩種特征網(wǎng)絡(luò)中，以特征四邊形為基礎(chǔ)分析了總開關(guān)次數(shù)最小的切換路徑，提出了優(yōu)化開關(guān)頻率的空間矢量調(diào)制算法。仿真結(jié)果表明，本算法在一個參考電壓周期內(nèi)的總開關(guān)切換次數(shù)不到相同參數(shù)下同相層疊正弦調(diào)制算法的切換次數(shù)的一半，能夠有效地降低開關(guān)器件的開關(guān)次數(shù)。 (4)提出了最小實(shí)現(xiàn)的概念，并通過最小實(shí)現(xiàn)，將逆變器輸出電壓的零序分量的幅值限制在1/3個單

6、位電平E以內(nèi)。最小實(shí)現(xiàn)是能夠使得基本矢量的零序坐標(biāo)的絕對值小于1的一個實(shí)現(xiàn)；本文通過研究指出，在理想的無限電平逆變器中所有的基本矢量都存在有最小實(shí)現(xiàn)，使得其最小零序坐標(biāo)的絕對值都小于1；而在n級l電平的逆變器中，具有最小實(shí)現(xiàn)的基本矢量限制在一定的區(qū)域內(nèi)，且即便將零序電壓幅值限制在1/3個單位電平E以內(nèi)，對于n≤8的系統(tǒng)，輸出電壓幅值的損失也不到10％。據(jù)此，本文提出了利用最小實(shí)現(xiàn)將逆變器輸出零序電壓幅值和變化幅度都限制在1/3個單位電平