新型多电平高效逆变器及其调制方法研究

摘要

由前级升压器和后级逆变电路构成的两级结构的逆变器具有一些优点：它能适应较低的或大范围变化的直流侧电压，工作于较高的稳定电压的后级逆变电路的效率较高、成本较低且易于控制。但是现有的基于boost结构的前级升压器带来的功率损失和成本增加会抵消这些优点，以至于两级结构的逆变器不具有优势，选用两级结构的逆变器多是被动选择。为降低两级逆变器的功率损耗，提高两级逆变器的实用价值，文章从三个方面予以改进：
　　（1）改变拓扑结构。提出了一种两级式三相逆变器，该拓扑结构前级利用两个互补的buck变换器，能够为后级提供四路输出电平，并且一部分电能直接从电源供电，不经过前级，可以大大减小前级的电流。通过Matlab/Simulink仿真，计算出前级双buck结构比普通boost结构的前级开关损耗降低了86％以上。后级采用非对称三电平结构，能够利用前级电路的特点来减小后级开关损耗。
　　（2）改变调制方法。针对互补buck型两级逆变器结构的特点，提出了依托中间电平调制法。分别从前级开关损耗、后级逆变器开关损耗、磁损耗等方面详细比较了依托中间电平调制法与三次谐波注入法、对称平顶波调制法以及不注入零序分量的正弦波调制法各自的优缺点，研究结果证明了依托中间电平调制法能够全方位降低逆变器的损耗，是该逆变器最理想的调制方法。
　　（3）软开关技术。使用了一种ZVS PWM软开关实现策略，应用于所提出的具有两个buck结构的两级逆变器的前级，能够使前级的所有开关管实现软关断。通过仿真和实验验证了该方案的正确性和可行性。

目录

声明

1绪论

1.1电力电子的发展现状

1.2逆变器

1.3多电平逆变器

1.4软开关技术

1.5论文的主要研究内容

2多电平逆变器的拓扑结构

2.1钳位式多电平逆变器

2.2级联式多电平逆变器

3一种新型双buck两级式多电平逆变器

3.1新型双buck两级式多电平逆变器的拓扑结构

3.2新型两级多电平逆变器的工作原理

3.3新型逆变器与传统两级逆变器的前级电流分析

3.4新型逆变器的前级开关损耗分析

4新型两级多电平逆变器的调制策略

4.1空间矢量调制法

4.2正弦脉宽调制法

4.3三次谐波注入法调制新型两级非对称逆变器

4.4平顶波调制法调制新型两级多电平逆变器

4.5新型SPWM调制法——依托中间电平调制法

4.6几种调制方法调制新型两级逆变器的性能研究

5软开关技术

5.1常用的软开关技术

5.2软开关技术应用于新型双buck两级逆变器

6结论

6.1结论

6.2展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

致谢