基于Markov链的三电平逆变器随机SVPWM控制策略研究

摘要

多电平逆变器与两电平逆变器相比，多电平逆变器更加适合高电压、大容量的场合，因此得到了越来越广泛的应用。在多电平逆变器的多种控制策略中，空间矢量调制SVPWM算法具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点，成为人们关注的热点。本文研究三电平SVPWM逆变器的数学模型及其控制策略，采用基于马尔科夫链的随机周期SVPWM调制方法减小了电磁干扰在逆变器中的传播，并进行了仿真实验验证。
　　本文通过对几类三电平逆变器拓扑结构的分析，阐述了三电平逆变器的运行机理;对三电平逆变器SVPWM调制手段进行了全面系统的研究，重点研究了如何实现三电平逆变器中的SVPWM调制。在此基础上阐述了随机PWM相关原理。
　　文中研究了马尔科夫过程和马尔科夫链的工作原理，对两状态马尔科夫链进行了详细分析;通过原理分析和仿真结果比较，验证了其对于随机数分布的作用。
　　本文在此基础之上提出了一种基于两状态马尔科夫链的逆变器随机周期SVPWM调制方法。这一调制方法使得随机周期在期望周期附近分配更加均匀，分散了原本集中于开关频率整数倍处突出的谐波能量，使得逆变器功率频谱更加连续，从而达到了减小逆变器中高次谐波带来的电磁干扰传导问题。
　　最后，为了验证这一调制方法的有效性，构建了基于Markov链的三电平逆变器随机SVPWM控制系统仿真模型。通过仿真实验，验证了这种方法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 三电平逆变器的研究背景

1．2．1 三电平逆变器的拓扑结构

1．2．2 三电平逆变器的调制方法

1．3 三电平逆变器随机SVPWM技术研究背景

1．3．1 随机PWM技术分类

1．3．2 随机PWM技术研究现状

1．4 本文产生的背景和研究意义

1．4．1 三电平逆变器的电磁干扰成因及分析

1．4．2 逆变器电磁干扰的特点

1．5 本文研究的主要内容

1．6 本章小结

第2章 三电平逆变器数学模型

2．1 引言

2．2 多电平逆变器拓扑结构综述

2．2．1 传统的高压大容量逆变器拓扑结构

2．2．2 基本的多电平电压型逆变器拓扑结构

2．2．3 用于高压大容量交流调速的多电平逆变器典型拓扑

2．2．4 多电平逆变器常用的开关器件

2．3 二极管箝位型三电平逆变器的拓扑结构和工作原理

2．4 二极管箝位式三电平逆变器的特点与控制要求

2．5 二极管箝位式三电平逆变器的数学模型

2．6 本章小结

第3章 三电平逆变器的SVPWM控制

3．1 引言

3．2 三电平逆变器的空间矢量

3．3 参考矢量位置判断与基础矢量的选择

3．4 基础矢量的作用时间计算

3．5 基础矢量的作用时序

3．6 本章小结

第4章 三电平逆变器随机SVPWM控制

4．1 随机SVPWM控制原理

4．2 基于Markov链随机SVPWM控制原理

4．2．1 随机数产生原理

4．2．2 基于两状态马尔科夫链的随机数产生方法

4．2．3 两种方式产生随机数的比较

4．3 两状态Markov链的随机SVPWM控制策略实现

4．4 本章小结

第5章 基于Markov链的随机SVPWM控制技术仿真实验

5．1 MATLAB的Simulink工具箱

5．1．1 MATLAB简介

5．1．2 MATLAB特点

5．2 三电平随机SVPWM逆变器的仿真模型

5．2．1 扇区和小区域的判断

5．2．2 矢量合成时间的计算

5．2．3 SVPWM控制脉冲的生成

5．2．4 三电平随机SVPWM逆变器仿真模型

5．3 仿真实验结果

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 研究结果总结

6．2 今后的研究展望

参考文献

致谢