基于数字控制的双降压式多电平逆变器的设计与实现

【摘要】：多电平逆变器是当前研究热点,如何简化拓扑结构,提高电路可靠性是研究中的关键问题。国内外学者基于桥式多电平逆变器,提出了许多改进措施,获得了较多的成果。本文则从另一角度出发,以双降压式电路为基本单元构建多电平逆变器,设计和论证了一种新型的双降压式五电平逆变器,该逆变器保留了双降压电路的优点,有利于简化箝位电路,提高系统可靠性。 论文首先对双降压式五电平逆变器进行了总体方案设计,包括拓扑结构的构建、闭环控制策略及调制方式的比较与选择;其次,从开关工作模态、闭环控制策略、均压解耦控制等方面具体分析了该逆变器的工作原理;然后,根据总体方案对该逆变器进行详细的硬件电路和软件程序的设计,硬件部分包括主功率电路、采样调理电路、保护电路、驱动电路、数字控制器硬件部分电路、PWM信号分配单元电路的设计,软件部分主要包括数字PI算法、SPWM的DSP生成算法及分区控制信号产生算法的设计。最后,对双降压式五电平逆变器进行Saber系统仿真和1kW的样机实验分析。 仿真及实验结果均表明该设计方案合理可行,逆变器性能优异,输出五电平的同时,整机效率、波形THD等指标均达到了设计要求。