三电平逆变器控制系统研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要多电平技术由于具有降低开关管耐压值，减小开关管电压应力，改善输出波形质量，提高系统的电压和功率等级等优点，近年来越来越广泛的应用于高压大功率领域。目前，在高压大功率领域中，二极管钳位型三电平变换器是研究最多，应用最广的一种多电平拓扑结构。本文主要对二极管钳位型三电平逆变器的控制系统进行研究，以此拟作为今后进一步研究的基础。三相对称的正弦电压可以合成一个旋转的空间电压矢量。本文介绍了三电平逆变器中，如何通过空间矢量PWM调制方法获得空间电压矢量，从而获得三相输出正弦电压的

2、问题。并介绍了一种减小开关损耗的方法。为了对三相输出电压的波形进行控制，本文在将负载处理为扰动量的基础上，建立了三电平逆变器在三相静止ABC坐标系下的数学模型，并通过坐标变换，得到同步旋转砌坐标系下的数学模型，使三相交流量转化为两相直流量，简化了该数学模型。使用三电平逆变器的状态平均模型对三电平逆变器输出电压瞬时值闭环控制系统进行了仿真研究。分别对逆变器的d轴和q轴两个直流分量进行瞬时值PI控制，能较好的实现对基波扰动的抑制。中点平衡问题是三电平逆变器的一个固有问题，如果不对中点进行控制，输出电压

3、中的谐波含量将大大增加，甚至损坏直流电容和开关器件。本文分析了各开关状态对中点电位的影响，并通过坐标变换，将中矢量和小矢量对中点电位的影响量化。在理论分析的基础上，本文提出了一种基于桥臂输出电流方向和中点波动方向检测的中点电位控制方法。并建立了考虑中点波动的三电平逆变器完整数学模型。使用该模型对文中提出的方法进行了仿真研究，论证了控制方法的可行性。本文设计了一套用TMS320F240DSP控制的三电平逆变器实验样机。样机的实验结果表明，采用本文提出的中点电位控制算法，对中点波动的抑制有较好的效果：

4、采用输出电压瞬时值闭环控制，对输出电压的基波扰动有较好的抑制作用。关键词：三电平逆变器空间矢量PWM数学模型瞬时值闭环控制中点平衡问题中点控制方法华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears，multileveltechnologyhasbecomealleffectiveandpracticalsolutionforhigh—voltagehigh·powerapplicationfield．Asdescribedinmanyliteratures，usingmultile

5、veltechnology,thevoltagestressonswitcheswillbereduced，theshapeofoutputwaveformwillbeimprovedandtherateofvoltageandpowercanbeincreasedtOO．Diode—clampedthree—levelinverteristhemostwidelyusedandinvestigatedtopologyatpresent．Asthebasisoff1．1i啦erresearches

6、，thepapermainlyfocusesonthecontrolsystemofdiode—clampedthree—levelinverter．Three-phasesymmetricsinusoidalvoltagescansynthesizearotatespacevoltagevector．Inthispaper,themethodofhowtoattainspacevoltagevectorbySVPWMmodulationstrategyinthree·levelinverteri

7、sdiscussed．AndamodulationstrategythatCanreduceswitchinglossisintroduced，too．Tocontrolthewaveformshapeofoutputvoltage，supposingloadasdisturbance，themathematicmodelinABCthree—phasestatorcoordinateofthethree·levelinverterissetup．Usingcoordinatetransforma

8、tion，themathematicmodelin由tWO-phaserotatingcoordinateisestablished．Asthree—phasebalanceacvariablescanbeconvertedtotwo—phasedcvariables，themathematicmodelofthree·levelinverterissimplifiedbyusingcoordinatetransformation．Thestate—spaceaveragingmo