双组双调制波载波PWM方法的研究

摘要

三电平中点箝位型逆变器已经广泛应用于中高压大功率的电力变换装置等场合，且能够输出高质量的电压波形，近几年来在低压小功率等场合的应用也越来越多。三电平逆变器由于其特殊的拓扑结构和现有调制方法的局限性，使得直流侧中性点在某些条件下存在着低频波动问题。本文针对能够消除三电平逆变器中点电位低频波动的两种基于两个调制波的调制方法进行了细致的研究。
　　首先分析了逆变器的工作原理，并定义了各桥臂的开关变量，建立了逆变器的数学模型并推导出中点电流的数学表达式以及建立直流侧中点电位的数学模型并由中点电流推导出中点电位的表达式。
　　从平均中点电流为零的实现方式上对能够消除中点电位低频波动的两种具有两个调制波的PWM方法：双调制波PWM方法及双组双调制波PWM方法的原理进行了分析，并研究了两种调制方法之间的内在关系及实现方式。利用三维模型研究了双组双调制波PWM方法的两组调制波与载波边界值的关系并从三维图形上分析出该调制方法的平均开关频率。
　　对两种能够消除中点电位低频波动的调制方法进行了仿真实现，验证了两种调制方法都能够很好的解决中点电位的波动问题。从逆变器输出电压波形质量及中点电位波动幅值大小上对三电平逆变器的不同调制方法进行了对比分析，给出了直流侧初始电容电压不平衡时各种不同调制算法下的电压动态恢复图，并从理论上推导出电压平衡恢复时间，得出双组双调制波PWM方法具有最优的中点电位平衡能力，同时研究了调制度和载波频率对双组双调制波载波PWM电压恢复能力的影响。
　　最后，在实验平台上实现了SVPWM方法及双调制波PWM方法，SVPWM方法中点存在三倍输出波形的低频波动，双调制波PWM方法只存在高频波动，验证了理论的正确性。

目录

双组双调制波载波PWM 方法的研究

RESEARCH ON THE METHOD OF DOUBLE-GROUP-DOUBLE-MODULATION-WAVE CARRIER-BASED PWM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 多电平逆变器的拓扑结构研究现状

1.3 多电平逆变器PWM 方法研究现状

1.4 二极管箝位型三电平逆变器研究的主要问题

1.5 本文的主要研究内容

第2 章 三电平逆变器工作原理及SVPWM 策略

2.1 三电平NPC 逆变器的工作原理

2.2 三电平NPC 逆变器数学模型的建立

2.3 传统的三电平SVPWM 调制策略分析

2.4 三电平NPC 逆变器中点电位波动及中点电位的建模

2.5 本章小结

第3 章 双组双调制波载波PWM 方法的基本原理

3.1 消除中点电位低频波动的条件

3.2 双调制波PWM 调制方法

3.3 双组双调制波PWM 方法

3.4 本章小结

第4 章 双组双调制波PWM 调制方法的仿真研究

4.1 双调制波PWM 调制方法的仿真电路

4.2 双组双调制波PWM 调制方法的仿真电路

4.3 不同的调制方法下的仿真分析及对比

4.4 本章小结

第5 章 NPC 逆变器系统的软硬件设计

5.1 三电平NPC 逆变器硬件结构设计

5.2 NPC 逆变器软件系统

5.3 实验系统及实验结果

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢