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级联型多电平逆变器调制策略的研究及其在MMC中的应用

余小梅  
【摘要】:多电平逆变器具有输出性能好,谐波含量低,电压应力小等优点,已经受到电力电子行业的广泛关注。本文研究了级联型多电平逆变器的拓扑结构,尤其对其相关的调制策略进行了深入研究研究,介绍了两种新型调制策略,并将其应用到了模块化多电平逆变器中。1、结合两种传统多载波SPWM的特点介绍了一种载波混合SPWM技术。本文分析了在多电平逆变器中常用的两种传统多载波SPWM技术的基本原理,以及它们在级联型多电平逆变器中的运行规则,即包括CPS-SPWM和PD-SPWM。对两种调制技术进行了数学分析,分别总结了两种调制技术在级联型多电平逆变器中的特点。结合两种调制技术的优缺点,介绍了一种载波混合SPWM技术,从而既确保了级联型多电平逆变器的每个模块单元输出功率平衡,又提高了线电压的输出性能。最后,通过大量仿真和实验对比分析,验证了所提方法理论分析的正确性以及有效性。2、在常规单极性CPS-SPWM基础上,介绍了一种改进SPWM技术。分析了在常规单极性CPS-SPWM下级联型多电平逆变器各个单元模块上开关管的开关状态,发现其斩波臂上开关管会造成不必要的开关次数,随着级联型多电平逆变器单元数的增加,这种不必要的开关次数也会逐渐叠加。针对这一问题,本文介绍了一种改进SPWM技术,在确保逆变器输出性能不变的情况下,相比于常规单极性CPS-SPWM,大幅减少了开关次数。最后,进行了大量仿真和实验对比分析,验证了所介绍方法理论分析的正确性以及有效性。3、将所研究的载波混合SPWM技术应用到模块化多电平逆变器中,代替在模块化多电平逆变器中常用的一些调制策略。首先介绍了模块化多电平逆变器的工作原理,对载波混合SPWM技术在模块化多电平逆变器中的运行规则进行了详细介绍,同时将三环控制方法应用到了系统中,对模块单元的电容电压进行了稳压控制。最后搭建三相模块化多电平仿真模型,验证了该方法的有效性以及系统的稳定性。


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