混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器拓?fù)浼翱刂撇呗缘难芯?pdf

1、由于多電平逆變器可以使耐壓較低的功率開(kāi)關(guān)器件可靠的應(yīng)用于高壓大功率領(lǐng)域，具有輸出電壓諧波含量低、電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，并在高壓電機(jī)調(diào)速、靜止無(wú)功補(bǔ)償和柔性交流輸電等領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。但目前應(yīng)用的傳統(tǒng)多電平逆變器都存在著一定的缺點(diǎn)，如輸入變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積過(guò)大、采用的功率開(kāi)關(guān)器件過(guò)多及系統(tǒng)可靠性低等?；旌喜粚?duì)稱(chēng)多電平逆變器的出現(xiàn)，可以很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)多電平逆變器的這些不足，在輸出電壓等級(jí)和電平數(shù)相同時(shí)，采用的功率開(kāi)關(guān)元

2、件更少，逆變器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，因此成為多電平逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。目前對(duì)混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器的研究還處于起步階段，而要在實(shí)際中得到應(yīng)用還存在許多需要考慮和解決的問(wèn)題。因此，對(duì)混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器控制策略和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法具有很重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
　　本文在對(duì)目前提出的混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)已提出的控制策略在應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)策略。對(duì)目

3、前提出的混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器拓?fù)溥M(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，使其具有輸出電平增加，可靠性提高及控制更簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)其控制策略進(jìn)行了重點(diǎn)研究。
　　首先建立了混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器的統(tǒng)一拓?fù)浼安粚?duì)稱(chēng)多電平逆變器的數(shù)學(xué)模型，為對(duì)混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器的研究奠定了基礎(chǔ)。深入分析了采用混合控制策略時(shí)，不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器各單元輸出功率隨著級(jí)聯(lián)單元數(shù)目和采用不同直流電壓比的不同而變化的情況，并提出了一種改進(jìn)的混合控制策略。改進(jìn)后的混合控制策略能夠在

4、控制各單元輸出功率不出現(xiàn)負(fù)的情況下，最大程度地提高逆變器輸出電壓等級(jí)和電平數(shù)，同時(shí)將過(guò)調(diào)制對(duì)輸出電壓的影響降到最低程度。這種改進(jìn)后的控制策略，可以擴(kuò)大采用不可控整流供電的混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器的直流母線電壓選擇范圍，有利于減少逆變器級(jí)聯(lián)單元的數(shù)目，降低逆變器的體積與成本。并給出了混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器的一般設(shè)計(jì)方法。
　　深入分析了采用混合控制及三次諧波注入法混合控制策略時(shí)的混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器的輸出共模電壓。根據(jù)各單元輸出電壓

5、對(duì)逆變器輸出共模電壓的不同影響，提出了一種可以消除共模電壓中高頻PWM成份的混合控制策略。詳細(xì)闡述了混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器采用空間矢量調(diào)制策略時(shí)與傳統(tǒng)多電平逆變器的差異，分析了不同電壓矢量對(duì)輸出共模電壓的不同影響，進(jìn)而提出通過(guò)采用不同的電壓矢量合成方法來(lái)抑制共模電壓的空間矢量控制策略，可以完全或者部分消除逆變器輸出共模電壓。
　　在對(duì)目前提出的五電平逆變器進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上，提出了兩種新型混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)采用

6、新型的五電平逆變器互相級(jí)聯(lián)或者與傳統(tǒng)H橋單元級(jí)聯(lián)的方法，可以在輸出同樣電平數(shù)的同時(shí)較其他已提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用的可控功率開(kāi)關(guān)器件更少。并根據(jù)新型拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)和各單元采用直流母線電壓比的不同，分別提出了特定諧波消除控制策略、多載波控制策略和混合控制策略，并給出了具體實(shí)現(xiàn)方法。
　　針對(duì)NPC/H橋型單電源混合不對(duì)稱(chēng)多電平逆變器應(yīng)用在電機(jī)驅(qū)動(dòng)上存在的從逆變器電容電壓穩(wěn)定與主逆變器中點(diǎn)電位平衡難以控制的問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的單電源混合不對(duì)稱(chēng)

7、多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該拓?fù)渫ㄟ^(guò)增加一個(gè)輔助橋臂對(duì)主逆變器中點(diǎn)電位進(jìn)行獨(dú)立控制，可以在很大程度上減輕系統(tǒng)控制的復(fù)雜性，同時(shí)還具有故障重構(gòu)功能。在控制策略上以改進(jìn)的混合控制策略為基礎(chǔ)，主逆變器工作在基波頻率，從逆變器采用占空比調(diào)制策略（DCM）工作在高頻。在對(duì)主逆變器開(kāi)關(guān)角變化對(duì)從逆變器電容電壓的影響進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出采用PI控制來(lái)保證從逆變器電容電壓穩(wěn)定的控制方法，同時(shí)從逆變器采用冗余狀態(tài)選擇（RSS）的方法來(lái)對(duì)每個(gè)電壓周期內(nèi)的電容