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H桥级联逆变器调制算法及容错控制研究

郑飞  
【摘要】:多电平逆变器因其诸多优点在高压大功率场合广泛使用,H桥级联逆变器作为多电平逆变器中的一种,成为目前研究的热点。本文以H桥级联逆变器为研究对象,对其调制算法和容错控制技术进行了研究。分析了H桥级联逆变器拓扑结构及其工作原理,研究了载波移相、载波层叠、载波开关频率优化三种调制算法,给出了其调制原理和实现方法,通过仿真软件搭建了H桥级联逆变器仿真模型,对调制算法进行了验证和分析。针对传统多电平SVPWM存在计算量大、算法复杂、难以向更多电平扩展等问题,研究了一种适用于H桥级联逆变器的单元矢量移相叠加的SVPWM算法,该算法以两电平SVPWM为基础,实现容易、工作量小、易于扩展。此外,研究了一种基于映射原理的SVPWM简化算法,该算法将多电平矢量映射为两电平矢量,大大简化了多电平SVPWM算法的工作量,且对于各个多电平逆变器拓扑结构都适用。仿真结果验证了算法的正确性。H桥级联逆变器的调制算法都是建立在各单元直流电压相等的基础上,针对H桥直流电压不等时,研究了两种调制算法:直流电压不等一维矢量调算法和直流电压不等前馈补偿修正算法,给出了算法的原理和实现方式,并通过仿真对这两种调制算法进行了验证。分析了H桥级联逆变器故障的类型,研究了一种针对逆变器输出相电压的故障诊断方法,分析了传统容错控制的存在的问题,研究了中性点漂移技术,给出了该技术的原理和实现方式。搭建了仿真模型,通过仿真验证了故障诊断方法和容错控制技术的正确性。设计了一台H桥级联逆变器实验样机,给出了实验样机的主电路参数设计和控制系统设计。在实验样机上验证了本文所研究的调制算法和容错控制技术的正确性。


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