基于DSP的三電平逆變器的SVPWM控制策略研究.pdf

1、中點(diǎn)箝位式三電平逆變器一直是當(dāng)前中高壓大容量電能變換領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一，它能有效提高逆變器系統(tǒng)容量和耐壓水平、減小輸出電壓諧波和開關(guān)損耗。在三電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)算法具有母線電壓利用率高、調(diào)制比大、易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)、便于中點(diǎn)電位控制等優(yōu)點(diǎn)，但三電平逆變器也存在不少問題，如三電平控制算法的簡(jiǎn)化問題、逆變器帶非線性負(fù)載的諧波控制問題、三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡問題等，鑒于以上存在的問題，本文逐一展開了研究。

2、
　　本文首先分析了兩電平SVPWM算法的基本原理和具體實(shí)現(xiàn)過程，再結(jié)合三電平SVPWM與兩電平SVPWM之間的共同點(diǎn)，對(duì)三電平SVPWM算法進(jìn)行了簡(jiǎn)化。然后建立了三相靜止坐標(biāo)系、兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系下的三相逆變器的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用等量變換的原理，推導(dǎo)出了坐標(biāo)系間的變換關(guān)系。同時(shí)還分析了非線性負(fù)載引起逆變器輸出波形畸變的機(jī)理，并對(duì)其工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致研究。
　　在對(duì)逆變器數(shù)學(xué)模型和整流性負(fù)載分析的基礎(chǔ)

3、上，于兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)了雙環(huán)解耦PI控制器，在兩相靜止αβ坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)了準(zhǔn)PR控制器。在設(shè)計(jì)雙環(huán)PI控制器參數(shù)時(shí)，從內(nèi)外環(huán)穿越頻率上對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。準(zhǔn)PR控制器采用純比例環(huán)節(jié)控制電流內(nèi)環(huán)以提高系統(tǒng)的跟隨特性，多諧振的準(zhǔn)PR控制器控制電壓外環(huán)以保證系統(tǒng)的高穩(wěn)態(tài)精度。針對(duì)同一開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)小矢量對(duì)直流側(cè)電容電壓效果正好相反這一規(guī)律，在分別采用滯環(huán)控制和精確控制方法的情況下，通過改變正負(fù)小矢量的作用時(shí)間，對(duì)三電平逆變器中點(diǎn)電位的

4、偏移進(jìn)行了有效的控制。
　　最后，進(jìn)行了基于逆變器的數(shù)學(xué)模型和兩種控制器的設(shè)計(jì)，應(yīng)用MATLAB/Simulink軟件搭建了兩種控制器的仿真模型，并對(duì)兩種控制方法下逆變器帶非線性負(fù)載的性能進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果顯示，采用雙環(huán)PI控制器時(shí)，增加內(nèi)外環(huán)的帶寬，有利于降低輸出電壓的THD，且具有多諧振的準(zhǔn)PR控制器的性能比解耦PI控制器好。對(duì)于滯環(huán)控制和精確控制兩種中點(diǎn)電位平衡控制方法，分別進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明，精確控制的控制效果更好。