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H桥多电平逆变电路及其调制方法研究

杜维秀  
【摘要】:传统H桥两电平逆变电路无法有效应用于高压变频调速领域,即使是采用功率器件直接串联的两电平逆变电路也会有动、静态均压问题,而且du/dt大,给电路造成难以处理的电磁干扰问题。目前主要有:阶梯波调制技术、消谐波调制技术、三角载波调制技术、空间矢量调制技术、载波移相调制技术等。逆变电路拓扑结构选择合适的控制策略能提高整个系统的性价比。H桥级联型多电平逆变电路具有开关应力小、输出波形优、封装和扩展简易等优点,而广泛应用于高压变频调速领域中。载波移相调制技术能够在低开关频率下实现高开关频率的效果,具有良好的谐波特性。载波移相SPWM调制技术因其简单的原理、容易的控制方式,在级联型多电平逆变器中被广泛应用,所以研究了基于载波移相调制技术的H桥级联多电平逆变电路。它解决了功率开关元件耐压不足与高压大功率输出之间的矛盾。通过多个直流电源的叠加使波形更接近正弦波,谐波含量逐渐减小,输出的电压波形质量更好,因而被广泛应用于高压变频调速领域中。本文重点研究H桥级联九电平逆变电路,对基于载波移相调制的H桥级联九电平逆变电路的单相、三相进行Matlab/Simulink仿真。通过调节系统仿真波形图内各参数,分析对比能够影响H桥级联型九电平逆变电路输出波形质量的因素,并仿真了H桥级联五电平和七电平的谐波频谱图。通过仿真结果发现:1)当载波频率保持不变时,随着调制度的增大级联型逆变器输出电平数随之增多。2)当调制度保持不变时,随着载波频率的增大输出的电压波形畸变率THD值含量增大。3)当其它各参数不变时,随着H桥单元模块的级联个数增加输出的谐波含量减少。


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