级联多电平逆变器功率均衡和功率匹配调制策略研究

摘要

级联多电平逆变器易于模块化设计,在中高压变频器、无功补偿器和光伏并网发电系统已得到广泛应用。本文研究不同性质输入源下级联多电平逆变器功率均衡和功率匹配方法。
　　针对电压源输入场合,本文提出一种可自然功率均衡,且输出电压谐波小的SVPWM控制策略。该策略在简化级联多电平SVPWM的基础上,先把CPS功率均衡的优点引入该策略,然后为了优化输出谐波进一步把改进PD引入到该策略,最终得到一种基于改进PD的SVPWM策略。为避免实现过程的复杂,给出了一种基于开关时序的状态机实现调制过程的方法。
　　针对功率源输入场合,本文分析了CPS调制策略在实现功率匹配时的局限性。它牺牲了多电平逆变器谐波含量少的优点,且能适应光伏电池输出的差异性也较小,最后提出了一种两级式拓扑结构,并采用循环PD调制策略,实现了功率匹配且保证输出电压谐波含量低。与CPS调制策略相比,循环PD调制策略能适应光伏电池输出电压和功率差异较大的工况下的功率匹配。
　　为验证所提出的两种控制策略的有效性,在实验室分别研制了一台三相级联五电平逆变器和一台单相两级式级联五电平光伏并网逆变器原理样机,给出了两台样机硬件电路设计。实验结果证明所提出的两种控制策略均能实现各自场合下的功率均衡(或匹配),同时输出电压谐波含量低。

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1 绪 论

1.1 多电平逆变器的提出

1.2 级联多电平逆变器主要的调制策略

1.3 本文研究的内容和意义

2 级联H单元的功率均衡和功率匹配

2.1 级联H单元的功率均衡

2.2 级联H单元的功率匹配

2.3 本章小结

3 基于改进PD的SVPWM均衡策略

3.1 电压源输入时调制策略的优化目标

3.2 基于改进PD的SVPWM调制策略

3.3 调制策略基于状态机的实现方式

3.4 实验验证

3.5 本章小结

4 自动循环PD功率匹配策略

4.1 恒功率源输入时调制策略优化目标

4.2 基于CPS的功率匹配策略及其存在的问题

4.3 基于循环PD的功率匹配策略

4.4 实验验证

4.5 本章小结

5 总 结

5.1 全文总结

5.2 下一步要完成的工作

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表的学术论文和参与研究课题