【摘要】：多電平逆變器具有電平數(shù)多、開關(guān)頻率低、輸出波形質(zhì)量好、電壓變化率du/dt小、低電磁干擾等優(yōu)點,在新能源、高壓大功率領(lǐng)域有著越來越重要的應(yīng)用。但隨著電平數(shù)的擴展及拓撲的復(fù)雜,傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)和空間矢量調(diào)制(space vector pulse width modulation,SVPWM)存在通用性差、計算復(fù)雜,共模電壓較大的缺點。本文基于一維空間矢量調(diào)制,提出一種鋸齒載波實現(xiàn)方法,具體工作如下:(1)針對傳統(tǒng)調(diào)制策略通用性差、計算復(fù)雜的問題,本文將橋臂輸出狀態(tài)模擬為一維的電壓矢量,通過簡單的判斷和計算得到矢量作用時間,根據(jù)矢量作用時間將一個脈沖拆分成幾個脈沖分解調(diào)制波,分解后的調(diào)制波與鋸齒載波比較后輸出。該法計算簡單,且擁有冗余矢量選取、脈沖寬度、脈沖位置三個可控自由度,通用性強。(2)針對含有開關(guān)電容的七電平逆變器箝位電容電壓難以平衡的問題,采用一維空間矢量調(diào)制分別從脈沖寬度比例分配和脈沖個數(shù)比例分配出發(fā)實現(xiàn)了箝位電容電壓控制。結(jié)果表明,脈寬分配開關(guān)損耗略優(yōu)于脈沖個數(shù)分配,脈沖個數(shù)分配輸出諧波性能明顯優(yōu)于脈寬分配,仿真和實驗驗證了其可行性與正確性。(3)針對單相和三相逆變器系統(tǒng),推導(dǎo)了濾波電容中點接回直流側(cè)中點的LCL濾波器的共模及差模等效回路,利用共模電感,根據(jù)差模、共模濾波要求給出了共模差模解耦的參數(shù)設(shè)計流程,并將此設(shè)計方法應(yīng)用到了單相、三相不同調(diào)制方法的優(yōu)劣評價中。通過仿真和實驗驗證了設(shè)計方法的正確性及可行性。(4)針對單相逆變器不同場合的需求,從電平數(shù)、共模電壓、諧波性能、濾波參數(shù)等方面比較了采用不同電平橋臂的組合特性。結(jié)果表明二七組合共模電壓最大跳變?yōu)閁dc,適用于無共模電壓要求的場合,它所用器件最少,最多能輸出13電平,差模電壓諧波性能居中。載波移相調(diào)制的七七組合方式共模電壓限制在正負1/12Udc,適用于寄生電容較小的場合,它最多能輸出13電平,差模電壓諧波性能最好。載波不移相調(diào)制的七七組合方式電壓共模電壓為0,適用于寄生電容較大的場合,它最多能輸出7電平,差模電壓諧波性能最差。通過仿真和實驗證明了各調(diào)制方法可行性以及對不同場合的適用性。(5)針對一維空間矢量調(diào)制在三相逆變器中的應(yīng)用,分析了三相PWM波的相對位置與共模電壓幅值關(guān)系,得出不同的位置關(guān)系可以將共模電壓幅值分為0、E/3、2E/3三種情況。利用一維空間矢量調(diào)制分別就三種情況給出相應(yīng)的調(diào)制策略,并且從差模電壓、共模電壓幅值、濾波參數(shù)等方面進行了性能對比。共模電壓為0的調(diào)制策略,可用于寄生電容較大,共模漏電流難以抑制的場合,它的線電壓電平層交疊區(qū)域較多,諧波性能最差,開關(guān)頻率最高。共模電壓為E/3的調(diào)制策略,可用于寄生電容較小的場合,它的線電壓有電平層交疊現(xiàn)象,主要集中在橋臂間電壓極性相反的區(qū)域,諧波性能居中。共模電壓為2E/3的調(diào)制策略,可用于無共模電壓要求或者寄生電容較小場合,它采用正負半周期載波移相的辦法消除了線電壓電平層交疊現(xiàn)象,諧波性能最好。通過仿真和實驗對各調(diào)制方法進行了驗證。(6)針對本文所用拓撲直流側(cè)中點電位不平衡問題,給出了一種零序注入的方式進行控制,仿真和實驗證明了控制策略的正確性及可行性。
【圖文】：

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，多電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)不同分支，常見的主要分逡逑為級聯(lián)型（ｃａｓｃａｄｅｄ邋Ｈ－ｂｒｉｄｇｅ，邋ＣＨＢ）、二極管箝位型（ｎｅｕｔｒａｌ－ｐｏｉｎｔ－ｃｌａｍｐｅｄ，邋ＮＰＣ）、飛逡逑跨電容型（ｆｌｙｉｎｇ－ｃａｐａｃｉｔｏｒ，邋ＦＣ）三種結(jié)構(gòu)［５］，如圖１－１所示。逡逑＾逡逑（ａ）級聯(lián)型七電平逆變器逡逑３ｔ／＾：＝邐３ｕｄｃ－－－－邐＾逡逑＾邋＾邋ｊ＼ｙ：邐＝＝逡逑ｕＡ￣￣ｉ邐Ｔ邐ｌ邐Ｉ邐Ｔ邐ｒ￣４：逡逑３：邐：：邐－邐Ｋ邐Ｔ邐ｆ邐Ｔ逡逑－Ｕｄｃ邐；．邐＾邐ｊｈ邐￣Ｕｄｃ邐１邐N邐ｆ邐＾逡逑；：－－邋p哄危剩藉澹藻錺哄義�？２＾｝x哄危ⅲ卞危蹋劍劍戾義希常蓿悖藻危常蓿悖藻危鈴義希ǎ猓┒荏槲恍推叩縉僥姹淦麇危ǎ悖┓煽緄縟菪推叩縉僥姹淦麇義賢跡保背＜畝嗟縉僥姹淦魍仄私峁瑰義希疲椋紓澹保卞澹茫錚恚恚錚鑠澹恚酰歟簦椋歟澹觶澹戾澹椋睿觶澹潁簦澹蟈澹簦錚穡錚歟錚紓義賢跡歟歟ǎ幔┧疚讀推叩縉僥姹淦魍仄�。它由３赣z惹諾ピ鉤�，３庚f懶㈠義顯創(chuàng)騸槲黃骷扌璺煽緄縟藎淮嬖詰縟菥刮侍猓郟叮蕁Ｃ扛觶惹諾ピü膩義細隹毓苤淶牟煌淖楹峽梢允涑觶簦跡�、０和－［心三庚_縉劍ü妹扛觶惹佩義希插義，

本文編號：2686573