三电平逆变器脉宽调制器研究

摘要

将新型大容量半导体器件、高性能控制策略和多电平拓扑结构结合起来，是当前实现大容量电力电子变换的有效途径和发展方向。本文以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象，重点对三电平逆变器的空间矢量调制算法和以抑制噪声为目的的随机脉宽调制方式进行系统而深入的研究，通过建立仿真模型论证其可行性。 本文首先对多电平逆变器应用前景进行了概述。分析了PWM技术的研究现状。介绍了二极管箝位式三电平逆变器的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法。仿真了几种脉宽调制方法，比较了载波同相和SVPWM的输出谐波特性。针对SVPWM方式重点进行矢量优化。其次改进和优化传统伪随机数产生办法，提出基于线性乘同余法的多级算法，以增强随机序列不确定性，并对所产生的序列进行均匀性和独立性检验。通过对现有随机脉宽调制方式(RPWM)的分析和评价，提出了细分基本矢量的随机调制算法。在传统SVPWM基础上，随机产生矢量作用顺序，但产生矢量的方法一致。讨论了在该调制方式下的中点电位平衡控制问题。最后，研究随机信号最重要的统计特性一功率谱密度(PSD)，在不同电压和不同频率下验证了细分基本矢量随机调制算法的有效性。比较分析了几种随机空间矢量调制算法的输出功率谱密度特性。讨论了随机调制方法在单个采样周期中的复杂度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2多电平逆变器发展现状

1.3 PWM技术的研究现状

1.4本文研究目的和主要内容

第2章三电平NPC逆变器的PWM方法

2.1三电平逆变器的工作原理

2.2三电平逆变器的SPWM方法

2.3三电平NPC逆变器的SVPWM方法

2.3.1 SVPWM控制原理

2.3.2三电平NPC逆变器的SVPWM算法

2.4中点电位平衡控制策略

2.4.1 中点电压不平衡的原因

2.4.2中点电位平衡控制

2.5 SPWM与SVPWM比较

第3章 随机序列产生及性能检验

3.1 随机数产生方法

3.1.1伪随机数

3.2伪随机序列发生器

3.3随机序列的性能检验

3.3.1 均匀性检验

3.3.2独立性检验

第4章 随机空间矢量PWM

4.1随机PWM类型

4.2开关频率随机

4.3开关位置随机

4.4细分基本矢量随机调制

第5章 系统仿真及结果分析

5.1伪随机数产生及性能检验仿真

5.2功率谱密度

5.3功率谱估计

5.4细分基本矢量的RSVPWM仿真

5.4.1 随机调制方式下的中点电位平衡控制

5.4.2不同条件下两种调制方式的功率谱密度

5.5几种随机调制方法的功率谱密度比较

5.6单个采样周期中的算法复杂度分析

结 论

致谢

参考文献

附录1

攻读硕士学位期间发表的论文