npch桥型五电平逆变器调制策略研究

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1、硕士学位论文NPC/H桥型五电平逆变器调制策略研究ResearchonModulationStrategyforNPC/H-bridgeFive-levelInverter作者：邢履帅导师：戴鹏教授中国矿业大学二○一六年五月中图分类号TM464学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文NPC/H桥五电平逆变器调制策略研究ResearchonModulationStrategyforNPC/H-bridgeFive-levelInverter作者邢履帅导师戴鹏申请学位工学硕士培养单位信息与电气工程学院学

2、科专业电气工程研究方向多电平变换器控制答辩委员会主席贾存良评阅人盲审二○一六年五月论文审阅认定书研究生邢履帅在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在我的导师戴鹏教授悉心指导下完成的。戴老师在我三年的硕士研究生生涯中以很大的帮助，他严谨的治学态度、渊博的知识以及优异的为人处世品格，是我努力学习的榜样。在此谨向我

3、的导师表示衷心的感谢。感谢伍小杰教授和课题组其他老师，在学术上对我的关怀和指导。感谢张金科、公铮两位博士在学术论文写作及生活上的帮助与指导，他们认真的科研态度，刻苦的钻研精神深深感染着我。感谢李高峰、吴斌、王钊、张婷婷等师兄师姐在专业研究领域给予的指导，从平台搭建、课题研究、论文撰写等各个方面进行无私的帮助，在生活中给与关心，他们优秀的品格是我学习的榜样。感谢王姝洁、岳悦、钱健、聂雄、石祥龙、彭坤、宋沅鸿、杨超等同学的帮助和照顾，感谢郭国胜、郑遵宇、吕彦、徐楠、周凯等师弟师妹的大力支持，在三年读研期间有你们的陪伴是我莫大的荣

4、幸，再次感谢实验室204B的全体成员！感谢我的父母一直默默无闻的支持和关爱，感谢你们用辛勤的劳动为我提供了极大的物质与精神支持，没有你们的关爱与奉献，就没有今天的我，在此我向你们表示衷心的感谢，并将继续努力向前！感谢各位评审专家在百忙之中的审阅!摘要多电平逆变器具有输出波形谐波含量低、开关器件承受电压应力小、开关损耗小等优点，成为高压大功率领域研究的热点。文本以NPC/H桥型五电平逆变器为研究对象，对其调制策略进行分析与研究，以提高多电平逆变器输出性能。首先，分析了NPC/H桥型五电平逆变器的工作原理，验证适用于该拓扑的载波

5、层叠SPWM调制策略，针对载波层叠算法中会导致开关损耗不均匀的问题采用了一种载波层叠与载波移相相结合的混合分布SPWM算法，并对该算法的输出电压进行了谐波分析。其次，采用传统多电平空间电压矢量调制（SVPWM）应用于NPC/H桥型五电平逆变器并进行仿真分析。针对传统多电平SVPWM算法计算量大、实时性差、参考电压矢量定位复杂的问题采用了一种新型参考电压矢量分解算法，该简化算法可以对参考电压矢量快速定位，避免了电平转换与电压修正，基本电压矢量作用时间与两电平逆变器时间计算相同，使计算量大为减少，提高了实时性。为进一步提高直流电

6、压利用率，在参考电压矢量分解算法的基础上对过调制策略进行研究，采用的双调制模式过调制策略不需要求解非线性方程，无须查表，仿真验证过调制策略可由线性区域平滑过渡到过调制区域。在分析了多电平逆变器七段式SVPWM与SPWM间的本质联系之后，通过理论分析研究了一种适用于多电平逆变器可与任意段式SVPWM等效的SPWM算法，实现了任意段式SVPWM序列与SPWM的统一。再次，分析了随机脉冲序列的功率谱密度并研究了一种随机频率PWM调制策略，仿真结果证明了调制策略的有效性。针对随机频率PWM调制策略不适合在电机矢量控制中应用的问题，提

7、出了一种适用于NPC/H桥型五电平逆变器的固定开关频率随机SVPWM调制策略，该方法在不改变开关频率的基础上可有效扩展谐波分布范围。最后，介绍了以DSP+FPGA为控制器的NPC/H桥型五电平逆变器实验平台，基于实验平台对本文调制算法进行相关实验验证，证明了本文所研究调制算法的有效性。关键词：NPC/H桥五电平逆变器；空间电压矢量；过调制策略；SPWM与SVPWM的统一；随机PWMIAbstractMultilevelinvertershasthemeritsoflowharmoniccontentinoutputwavef

8、orms,lowvoltagestressofswitchingdevice,lowswithinglossandsoon,soitbecomearesearchhotspotofhighvoltageandhighpower.ThisthesistakesNPC/H-bridgefive