MOSFET模塊化多電平逆變器調(diào)制方法的對(duì)比研究.pdf

1、低壓直流電網(wǎng)可以提高供電系統(tǒng)的效率及其可靠性。低壓直流電網(wǎng)的建立能解決國內(nèi)大城市面臨的供電走廊緊張等窘境。由于交流負(fù)載的存在，所以逆變器的性能值得重視。相較于傳統(tǒng)兩電平逆變器，MOSFET模塊化多電平逆變器在電能轉(zhuǎn)化效率和電壓變化率等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，本文針對(duì)不同調(diào)制策略對(duì)模塊化多電平逆變器輸出性能、損耗、電容電壓波動(dòng)以及橋臂電感等方面的影響進(jìn)行了對(duì)比研究。
　　本文首先詳細(xì)介紹了MOSFET模塊化多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其

2、工作原理，解釋了子模塊拓?fù)涞倪x擇依據(jù)以及采用MOSFET代替IGBT的原因。建立了模塊化多電平逆變器交直流解耦的數(shù)學(xué)模型。其直流等效電路詳細(xì)解釋了模塊化多電平逆變器交流輸出的控制依據(jù)。其交流等效電路說明了環(huán)路電流的來源，表明環(huán)流抑制對(duì)模塊化多電平逆變器降損的重要性，進(jìn)一步證明了電容電壓平衡的必要性。深入地從橋臂能量的角度解釋了子模塊電容選取依據(jù)，介紹了橋臂電感的選擇依據(jù)。
　　其次，本文在深度分析變換器運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，基于半橋子

3、模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合傳統(tǒng)電容電壓平衡策略，對(duì)比分析六種調(diào)制的輸出電壓諧波特性。借助雙重傅里葉分解法以及傳統(tǒng)傅里葉分解法，得到六種調(diào)制策略作用下MOSFET模塊化多電平逆變器輸出電壓的傅里葉解析式。并且把解析結(jié)果與基于Matlab仿真FFT結(jié)果作對(duì)比，從而得到六種調(diào)制策略的輸出電壓諧波特性。
　　最后，基于傳統(tǒng)電容電壓平衡策略，本文從直流電壓利用率，電容電壓波動(dòng)，橋臂電感電壓等六個(gè)方面，對(duì)比六種調(diào)制策略對(duì)MOSFET模塊化多電平逆變

4、器重要電氣量的影響。其中重點(diǎn)分析了理想工況下MOSFET模塊化多電平逆變器的電容電壓波動(dòng)以及橋臂電感電壓的基本成分。在N+1型與2N+1型調(diào)制策略作用下，深入研究了不平衡電壓與電容電壓波動(dòng)通過調(diào)制函數(shù)相互作用的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)建立了內(nèi)部虛擬電動(dòng)勢(shì)以及電容電壓波動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。以此為基礎(chǔ)，借助仿真模型，對(duì)比了不同調(diào)制策略對(duì)電容電壓、橋臂電感電壓、以及環(huán)路電流三個(gè)電氣量基本成分的影響。針對(duì)低壓直流電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)合，本文最終得到 MOSFET