H橋型多電平逆變器PWM調(diào)制策略及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、多電平逆變器(multi-level inverters)具有開關(guān)頻率低、諧波含量低、輸出性能好等優(yōu)勢而廣泛運用在大功率交流調(diào)速場合。本文以3H橋型五電平逆變器及電勵磁同步電機(electrical synchronous motor, ESM)為研究對象,對多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、調(diào)制策略、共模電壓、功率開關(guān)器件及單元模塊之間的功率平衡、死區(qū)效應(yīng)、3H橋型五電平逆變器控制系統(tǒng)等方面展開研究。
　　首先,分析3H橋型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作

2、模式,重點分析適用于該種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PWM調(diào)制策略:載波調(diào)制策略(SPWM)和空間矢量調(diào)制策略(SVPWM)。
　　結(jié)合H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),針對傳統(tǒng)載波層疊策略(CDPWM)的各開關(guān)切換次數(shù)不一致、橋臂間輸出功率不平衡等問題,本文對載波帶頻率變化調(diào)制策略(CVFPWM)展開研究,仿真結(jié)果驗證了該方法的可行性。但是,當(dāng)其向級聯(lián)多電平擴展時,存在編程實現(xiàn)難、開關(guān)損耗大等問題。因此,本文著重介紹載波移相調(diào)制策略(PSCPWM),對其輸出波形進(jìn)行

3、仿真驗證和諧波分析,該方法可以有效解決開關(guān)損耗大、橋臂間及單元模塊間的輸出功率平衡等問題。由于上述調(diào)制策略的直流側(cè)電壓利用率不高,因此,可在調(diào)制波中注入零序分量,該調(diào)制策略可以提高15％的直流側(cè)電壓利用率,仿真結(jié)果驗證了該方法的有效性。
　　由于傳統(tǒng) SVPWM存在大量的三角函數(shù)和復(fù)雜的公式計算,介紹了一種基于線電壓坐標(biāo)系的通用 SVPWM算法,該方法實現(xiàn)簡單、易于向高電平擴展。在此基礎(chǔ)上分析共模電壓的抑制問題,給出七段式 SVP

4、WM算法,并對其進(jìn)行仿真和實驗驗證。在五電平調(diào)制策略的基礎(chǔ)上,分析SPWM與SVPWM之間存在的本質(zhì)關(guān)系。分析五電平逆變器在輸出低壓、低頻時的死區(qū)效應(yīng),給出一種基于脈沖和差值電壓協(xié)同補償?shù)难a償策略。仿真和實驗驗證了該方法的有效性。
　　其次,對同步電機磁鏈定向控制原理進(jìn)行分析,分析了三種磁鏈定向控制下的數(shù)學(xué)模型。介紹了電流、電壓綜合磁鏈觀測器,基于 Matlab/Simulink仿真環(huán)境,搭建氣隙磁鏈定向控制下的3H橋型五電平同步