三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)、調(diào)制策略的研究及其在APF中的應(yīng)用.pdf

1、近些年，電力電子應(yīng)用中，多電平逆變器的使用已經(jīng)明顯增加。逆變器電平數(shù)目的增加使得輸出電壓的質(zhì)量很高，開關(guān)頻率較低。此外，越來越低的電壓開關(guān)損耗使多電平逆變器越來越受到關(guān)注。在實際應(yīng)用中，電平數(shù)目太多存在控制復(fù)雜且難以實現(xiàn)的問題，目前得到廣泛普及的主要為三電平逆變器，正逐步取代傳統(tǒng)的兩電平逆變器。因此，三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)以及控制算法的研究對理論以及工業(yè)化應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　本文系統(tǒng)研究了三電平逆變器主要幾種拓撲電路的機理

2、以及各自的優(yōu)缺點，包括級聯(lián)式、飛跨電容式和二極管箝位式拓撲。重點對二極管箝位型三電平逆變拓撲進行了詳細分析，針對二極管箝位型拓撲結(jié)構(gòu)各個開關(guān)管開關(guān)頻率不均衡的問題，利用三電平逆變器開關(guān)狀態(tài)的冗余特點，提出一種改進的拓撲結(jié)構(gòu)，從而使逆變器的成本降低，均衡開關(guān)損耗進而提高系統(tǒng)可靠性。
　　分析了三電平逆變器的脈寬調(diào)制策略的基本原理，包括正弦載波脈寬調(diào)制、諧波消除脈寬調(diào)制和空間矢量脈寬調(diào)制，著重分析了空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)方式。針對

3、常規(guī)的SVPWM算法必須一定的正、余弦計算或者查表的問題，提出一種三電平無角度運算的SVPWM算法，從而降低控制器的計算量及存儲空間，提高系統(tǒng)的實時性，便于數(shù)字化實現(xiàn)。將該算法分別運用到二極管箝位式和級聯(lián)式三電平拓撲中，具體分析了實現(xiàn)思路及技術(shù)特點，并搭建硬件拓撲電路及驅(qū)動電路，采用DSP作為控制器進行軟件設(shè)計，對提出的三電平無角度SVPWM策略進行實驗驗證。實驗結(jié)果表明，該算法在避免三角運算降低控制器計算量的同時，能保證三電平逆變器輸

4、出特性不變，并很好的完成三電平逆變。
　　將所研究的三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及無角度運算SVPWM算法應(yīng)用到有源電力濾波器中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)有源電力濾波器所采用的兩電平拓撲結(jié)構(gòu)及控制算法。首先闡述了諧波電流檢測算法，主要分析了基于瞬時無功理論的諧波電流檢測法以及在其基礎(chǔ)上衍生出的指定次諧波電流檢測法。其次，詳細分析了基于三電平逆變的APF系統(tǒng)設(shè)計。最后搭建了仿真模型，采用瞬時功率理論的區(qū)段諧波補償法，驗證了三電平逆變理論在有源電力濾波器中的