多电平逆变器SHEPWM控制策略及功率均衡控制方法的研究

摘要

随着电力电子技术与功率半导体器件的发展，多电平逆变器在中高压大容量变流领域中得到了日益广泛的应用。它在降低了 dv/d t、降低开关电压应力的同时，可以获得较低的电磁干扰和较高的功率因数，同时还有利于模块化生产。因此，对多电平逆变器进行研究具有非常重要意义。
　　本文以直流侧电压不等的级联H桥型多电平逆变器为研究对象，主要内容及其创新点如下：
　　对三种传统的多电平逆变器的拓扑结构及运行原理进行了介绍和描述，对其优缺点进行了讨论和比较。同时，对四种典型的多电平逆变器控制策略进行了说明，阐述了其具体实现方式和工作特性。
　　针对直流侧电压不规则的级联H桥逆变器，采用特定谐波消除脉宽调制策略进行控制，理论分析了多电平逆变器SHEPWM方程组的特性，从传统数值算法如牛顿迭代法、同伦算法以及Walsh函数法等和智能算法如粒子群算法和遗传算法等两个方面对方程组的求解进行了阐述，并分析比较了求解算法的特性及优缺点。对直流侧电压不规则的情况，以七电平逆变器为例，取三种不同电压值情况，利用改进的多种群遗传算法求解建立的SHEPWM非线性方程组得出对应的开关角度解。对得出的三种不同电压值情况下的开关角度轨迹进行了对比和分析，对调制度在0.65~0.85区间内出现的多组解情况进行了讨论和比较，通过对比不同解时消谐效果的差异，为不同要求场合下消谐角度的选择提供了参考。研究结果通过了仿真与实验验证。
　　针对混合级联多电平H桥逆变器，根据前人提出的混合调制策略，提出了一种新型的基于两单元混合七电平逆变器的阶梯波载波混合调制策略，此调制策略在高压单元工作在基频的情况下，对低压单元进行了正负反向层叠移幅载波调制，改善了输出电压的波形质量。以此为基础，通过理论分析混合级联多电平逆变器各个H桥单元输出电压基波幅值与输出有功功率的关系，提出了一种与新型混合调制策略相适应的功率均衡控制方法。该方法解决了逆变器高、低压单元功率输出分配出现极端，实现了全调制度下各个H桥单元的功率均衡。在仿真和实验平台验证了混合调制策略及其功率均衡控制方法的可行性，为其在实际工程中的应用提供了参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题的目的和意义

1.2 多电平逆变器的发展概述

1.3 多电平逆变器的控制策略概述

1.4 本文的研究工作

第二章 多电平逆变器拓扑结构及控制策略

2.1 前言

2.2 多电平逆变器的拓扑结构

2.3 多电平逆变器的控制策略

2.4 小结

第三章 直流侧电压不规则的多电平逆变器SHEPWM控制技术

3.1 前言

3.2 多电平SHEPWM方程组的建立

3.3 SHEPWM方程组的求解算法

3.4 直流侧电压不规则级联多电平逆变器

3.5 小结

第四章 混合级联多电平逆变器控制技术

4.1 前言

4.2 经典的混合调制策略

4.3 新型的混合调制策略及其功率均衡控制方法

4.4 仿真结果及分析

4.5 实验结果及分析

4.6 小结

第五章 总结

5.1 主要工作回顾

5.2 本课题今后需进一步研究的地方

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢