级联型多电平变流器在线脉冲阶梯调制技术研究

论文摘要

近年来多电平变流器在高压大功率场合应用越来越广泛,由于其特殊的结构,不同应用场合对调制方法也提出了不同要求。本文从低频高压应用出发,选择级联型多电平逆变器为主电路拓扑,阶梯调制算法为主要研究对象进行了以下研究:论文首先分析了级联型多电平逆变器的基本单元在阶梯调制时的输出电压构成,推导归纳了其输出电压的数学表达。在此基础上以五级级联多电平逆变器为例,分析了特定谐波消去原则下传统阶梯调制算法和脉冲阶梯调制法。对于传统阶梯调制算法着重推导了其导通角计算方程的设列和求解;仿真讨论了脉冲阶梯调制算法,给出了其调制策略的主要思路。由于这两种方法都有不易在线缺点,本文以在线导通角计算为基础,结合脉冲阶梯调制技术提出了在线脉冲阶梯调制方案。以单相五级级联逆变器为例研究推导了两种在线导通角的计算通式,选择简单易行的导通角计算方法后,分别就无PWM高频单元在线阶梯调制和在线脉冲阶梯调制方法下的五级级联和三级级联逆变器进行了了理论分析和仿真研究,对比总结了在线脉冲阶梯调制的特点。最后对于仿真所得的结论,搭建单相五级级联逆变器实验平台进行了系统实验。实验以TMS320LF2407DSP为主要控制芯片,C语言编程对两类调制方法进行了实验验证,证明了在线脉冲阶梯调制方案的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 多电平逆变器应用背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 多电平逆变器基本拓扑结构现状
• 1.3.2 多电平逆变器调制技术现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 级联型多电平逆变器离线阶梯调制
• 2.1 阶梯调制技术概述
• 2.2 传统阶梯调制策略
• 2.2.1 单级H 桥输出阶梯脉冲分析
• 2.2.2 传统阶梯调制技术
• 2.3 脉冲阶梯调制策略
• 2.3.1 脉宽调制技术（PWM）
• 2.3.2 脉冲阶梯调制技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 级联型多电平逆变器在线脉冲阶梯调制
• 3.1 在线脉冲阶梯调制方案
• 3.2 在线导通角
• 3.2.1 在线导通角算法Ⅰ
• 3.2.2 在线导通角算法Ⅱ
• 3.3 在线阶梯调制技术
• 3.3.1 五级级联逆变器仿真研究
• 3.3.2 三级级联逆变器仿真研究
• 3.4 在线脉冲阶梯调制技术
• 3.4.1 在线脉冲调制
• 3.4.2 五级级联逆变器仿真研究
• 3.4.3 三级级联逆变器仿真研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 在线脉冲阶梯调制技术实验验证
• 4.1 系统硬件电路设计
• 4.1.1 主电路设计
• 4.1.2 驱动电路设计
• 4.2 系统软件设计
• 4.3 系统实验
• 4.3.1 驱动电路实验
• 4.3.2 在线阶梯调制实验
• 4.3.3 在线脉冲阶梯调制实验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介