復(fù)合級聯(lián)多電平變換器拓撲及控制方法研究.pdf

1、近年來,在高壓、大功率應(yīng)用場合,一種新型變換器——復(fù)合級聯(lián)多電平變換器引起人們越來越多的關(guān)注.多電平的一般原理是由N個電平臺階合成階梯波以逼進正弦輸出電壓,其特點是依靠單元拓撲組合,通過適當(dāng)控制方法,在得到高質(zhì)量的輸出波形的同時,克服兩電平變換器的諸多缺點,達到降低開關(guān)器件應(yīng)力,減小開關(guān)損耗,提高系統(tǒng)效率等目的.此外,復(fù)合級聯(lián)多電平變換器可以靈活地針對不同的單元拓撲采用不同耐壓和功率等級的開關(guān)器件,使用不同的直流電壓電源,用最少量的級聯(lián)

2、單元拓撲實現(xiàn)最多的電平數(shù),降低了系統(tǒng)成本.該文的研究內(nèi)容主要包括三部分:一是拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理分析.首先對復(fù)合級聯(lián)多電平變換器進行了分類研究,從而將復(fù)合級聯(lián)多電平變換器系統(tǒng)地分為傳統(tǒng)級聯(lián)型、等電壓比型和準線性型三類.其次,著重對全橋單元多電平變換器,以典型的2單元多電平變換器為例,通過工作模態(tài)分析與仿真分析,說明了它的工作原理.最后分析了復(fù)合級聯(lián)多電平變換器各個單元能量分配與其直流電壓等級的關(guān)系.二是探討了全橋單元復(fù)合級聯(lián)多電平變換器的

3、控制方法.多電平的控制方法一般有消諧波PWM法、三角載波移相PWM法、開關(guān)頻率優(yōu)化PWM方法,以及在此基礎(chǔ)上提出的三角載波移相-開關(guān)頻率最優(yōu)PWM法.在綜合比較這些方法的基礎(chǔ)上,該文提出了兩種復(fù)合級聯(lián)多電平逆變器的控制方法:1、高低頻調(diào)制復(fù)合級聯(lián)多電平逆變器的控制方法——采用高頻PWM調(diào)制和低頻方波調(diào)制相結(jié)合的復(fù)合調(diào)制策略.該策略針對各單元的直流電壓等級不同,高壓單元采用低頻方波調(diào)制,以適應(yīng)具有高阻斷電壓和低開關(guān)頻率的開關(guān)管,如IGCT

4、,GTO等的可靠工作;低壓的單元采用高頻三角載波PWM調(diào)制,以充分發(fā)揮具有快速開關(guān)能力的IGBT管的優(yōu)勢,兩者結(jié)合即可以得到高電壓、高品質(zhì)的輸出波形,又可以增強了運行的可靠性.2、一種單階梯多電平的控制方法,與高低頻調(diào)制復(fù)合級聯(lián)多電平逆變器的控制方法不同,該控制方法所有全橋單元均采用低頻調(diào)制,因而開關(guān)頻率低,適合中壓大功率場合.三是對全橋兩單元復(fù)合級聯(lián)多電平變換器進行了實驗研究,它包括硬件電路設(shè)計、單片機控制軟件設(shè)計和特性分析,實驗樣機