基于载波实现的DPWM统一化实现方法及其应用研究

摘要

近年来人类加快了对新能源探索的步伐，而逆变器作为新能源与电网之间的纽带也在飞速发展。三电平逆变器的中点电位不平衡直接影响逆变器输出电能质量；采用较高的开关频率能够提高输出电能质量，但是也会增加开关损耗。不连续脉宽调制（DPWM）策略能够减小逆变器的开关损耗，现有的DPWM策略减少开关损耗的能力不一样，并且有的DPWM策略还会引起三电平逆变器中点电位的不平衡。本文在现有的DPWM策略实现方法基础之上进行以下研究： 1、研究一种基于载波实现的PWM实现方法。该方法的原理是向标准正弦调制信号中注入两次共模电压，再与三角载波信号比较产生PWM信号。在此基础上，本文给出两个共模电压系数分别调节两次共模电压，从而获得不同的连续脉宽调制（CPWM）和DPWM策略。这样就得到了基于载波实现的DPWM统一化实现方法。 2、提出一种基于载波实现的 DPWM 中点电位平衡控制策略。该策略固定第一次共模电压系数，然后根据中点电位偏移情况使用 Bang-Bang 控制改变第二次共模电压系数来控制中点电流的大小和方向，从而平衡三电平逆变器中点电位。 3、提出一种基于载波实现的 DPWM 最小开关损耗策略。该策略的基本思想是任意时刻在逆变器可钳位相中选择电流绝对值最大的一相进行钳位。本文给出了在不同调制比、中扇区、电流绝对值关系时共模电压系数的取值表，该表给出的共模电压系数能够钳位电流绝对值最大的相来获得最小的开关损耗。 基于以上研究内容，本文设计了Matlab/Simulink仿真模型和T型三电平逆变器实验平台。仿真和实验结果表明：基于载波实现的DPWM中点电位平衡控制策略能够有效的将中点电位控制在 Bang-Bang 控制死区范围内，并且能够减少开关损耗而只引入少量的输出谐波。基于载波实现的DPWM最小开关损耗策略，在不同条件下都能将开关损耗控制到最小，并且开关频率越高效果越好；相比于其他DPWM策略，该策略只引入了少量的输出谐波，且在高开关频率情况时甚至优于空间矢量脉宽调制策略。

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