多电平逆变器载波pwm控制方法的仿真研究

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1、多电平逆变器载波PWM控制方法的仿真研究

2、第1内容显示中摘要：讨论了多电平逆变器的载波P控制方法，介绍了它们的原理，为了比较它们的控制效果，采用Matlab软件进行了仿真研究，最后根据仿真结果和分析，得出结论，并对今后的研究提出了建议。关键词：载波P；多电平逆变器；仿真1引言近年来，多电平变换器在高压大功率方面成为研究的热点，主要是因为它可以用低耐压的器件实现高压大功率输出，无需动态均压电路，无需变压器；电平数的增加，改善了输出电压波形。目前多电平逆变器的拓扑结构有三种：二极管箝位型逆变器（Diode-cl

3、ampedinverter），飞跨电容型逆变器(Flying-capacitorinverter)和具有独立直流电源的级联型逆变器(Cascaded-invertersouseg(this)">图1二极管箝位型五电平逆变器主电路多电平逆变器的P控制技术是多电平逆变器研究中一个相当关键的技术，它与多电平逆变器拓扑结构的提出是共生的，因为它不仅决定多电平逆变的实现与否，而且，对多电平逆变器的电压输出波形质量，电路中有源和无源器件的应力，系统损耗的减少与效率的提高都有直接的影响。到目前为止，人们已经提出了大量的多

4、电平变换器P控制方法[1][2]，载波的P控制方法和空间电压矢量法（SVP），它们都是两电平P方法在多电平中的扩展。SVP方法因其高电压利用率，低谐波含量以及硬件电路简单等优点受到了广泛的关注和应用，但当该方法应用于五电平以上的电路时，它的控制算法会变得非常复杂，因此对于五电平以上的多电平电路，采用三角载波P的控制方法是一种较为可行的方案。2消谐波P法（SubharmonicsP——SHP）多电平逆变器基于载波的P控制方法是两电平P方法在多电平中的扩展，它们的原理都是电路的每相使用一个正弦调制波与几个三角载

5、波进行比较。2.1SHP法的原理[4]对于一个N电平的变换器，每相采用N－1个具有相同频率fc和相同峰峰值Ac的三角载波与一个频率为fm，幅值为Am的正弦波相比较，为了使N－1个三角载波所占的区域是连续的，它们在空间上是紧密相连且整个载波集对称分布于零参考的正负两侧。在正弦波与三角波相交的时刻，如果调制波的幅值大于某个三角波的幅值，则开通相应的开关器件，反之，如果调制波的幅值小于某个三角波的幅值则关断该器件。该方法的原理如图2所示。对于一个N电平的变换器，调制度ma和载波比mf定义如下：ma=500)th

6、is.style.ouseg(this)">（1）mf=500)this.style.ouseg(this)">（2）500)this.style.ouseg(this)">图2SHP原理2.2SHP法仿真结果和分析根据三角载波的相位的不同，SHP可分为三种典型的情况：1）所有载波具有相同相位（PD型）；2）所有位于零基准以上的载波同相位，所有位于零基准以下的载波具有相反相位（POD型）；3）所有载波自上而下，交替反相和同相(APOD型)。针对这三种多电平P方法，利用Matlab仿真软件进行了仿真研究，建立

7、了一个五电平二极管箝位型逆变器，图3、图4、图5分别为调制度为0.8，载波比为21，输出电压基波频率为50Hz时，所得到的仿真波形。500)this.style.ouseg(this)">(a)载波和调制波波形500)this.style.ouseg(this)">（b）相电压波形500)this.style.ouseg(this)">（c）相电压频谱500)this.style.ouseg(this)">（d）线电压波形500)this.style.ouseg(this)">（e）线电压频谱图3PD型SH

8、P法仿真波形500)this.style.ouseg(this)">(a)载波和调制波波形500)this.style.ouseg(this)">（b）相电压波形500)this.style.ouseg(this)">（c）相电压频谱500)this.style.ouseg(this)">（d）线电压波形500)this.style.ouseg(this)">（e）线电压频谱图4POD型SHP法仿真波形500)this.style.ouseg(this)">(a)载波和调制波波形500)this.style

9、.ouseg(this)">（b）相电压波形500)this.style.ouseg(this)">（c）相电压频谱500)this.style.ouseg(this)">（d）线电压波形500)this.style.ouseg(this)">（e）线电压频谱图5APOD型SHP法仿真波形500)this.style.ouseg(this)">图6SFOP原理图每幅图的(b)、（d）部分对应的是相电压和线电压的波