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三电平逆变器载波PWM方法的研究

王蒙蒙  
【摘要】: 近年来,三电平逆变器由于具有输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小等优点,在高压大功率交流电机变频调速领域得到了广泛的应用。本文主要对三电平逆变器的拓扑结构及控制方法进行了深入研究,并对二极管箝位型三电平逆变器的各种载波PWM方法进行了理论和仿真研究。 本文首先对多电平逆变器的研究意义和发展现状做了较为详细的综述。其次研究了三电平逆变器的三种基本拓扑结构,对各种结构的工作原理和优缺点进行了阐述。在此基础上,研究了多电平逆变器的各种PWM控制方法,并对三电平逆变器的载波PWM方法进行了详细介绍。 本文基于控制自由度组合的思想,在已有的几种载波PWM法的基础上提出了三种新的载波PWM方法,并搭建了MATLAB/Simulink仿真模型。仿真结果表明与传统的载波PWM法相比,本文所提出的载波反相交叠—开关频率优化PWM法的直流电压利用率更大,但这种方法的缺点是谐波较大。 另外,本文以中点箝位型三电平逆变器的基本拓扑结构为基础,分析了中点电位不平衡的原因,并对各种载波PWM方法进行了仿真研究。仿真结果表明本文提出的载波反相交叠—开关频率优化等PWM法的中点电压的偏移值与其它方法差别不大,都比较小。 最后,本文对三电平逆变器共模电压产生的原因及载波PWM方法对共模电压的影响进行了分析,仿真结果证明了载波反相交叠—开关频率优化等上下载波反相的PWM方法可以降低共模电压。为了消除共模电压的影响,本文还提出了消除共模电压的载波PWM方法,并对其进行了仿真验证。


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