【摘 要】
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多电平逆变器被广泛地应用在交流调速、光伏发电等中压大功率系统中。而且其具有输出电压波形谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)低,dv/dt小,及开关损耗低等优点,受到了学者们广泛地关注。本文分别以五开关H桥和电容钳位型多电平逆变器作为研究对象,主要研究内容及创新成果如下:首先针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由一个辅助开关电路与H桥电路相结
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多电平逆变器被广泛地应用在交流调速、光伏发电等中压大功率系统中。而且其具有输出电压波形谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)低,dv/dt小,及开关损耗低等优点,受到了学者们广泛地关注。本文分别以五开关H桥和电容钳位型多电平逆变器作为研究对象,主要研究内容及创新成果如下:首先针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由一个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。并根据该拓扑结构工作原理的特点,对其PWM(Pulse Width Modulation,PWM)控制方法进行改进,提出了一种基于载波移相(Carrier Phase Shift PWM,CPS-PWM)策略的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPS-PWM策略得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器其四种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。其次为了避免中点钳位Neutral-Point-Clamped(,NPC H)/桥五电平逆变器拓扑结中因直流母线上存在两个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器。该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个载波周期内充、放电时间相等就可实现钳位电容电压平衡控制。对此提出一种新型的(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)控制策略,该策略采用方向相反的两个调制波对正、负半周期交错的载波进行调制,从而实现钳位电容充放电平衡。最后针对五开关H桥逆变器中各级联单元存在的功率均衡问题,在基于载波同相层叠(In-Phase Disposition,IPD)调制策略的基础上,对载波自由度进行改进,提出了一种新颖的载波同相交错层叠控制方法。但该方法只能实现2n个级联单元间的功率均衡,因此结合载波移相调制策略功率分配自均衡的特点,对载波同相交错层叠控制方法进行改进,进一步提出同相交错层叠载波相移调制策略,可实现n个级联单元功率均衡,且保留了输出线电压谐波含量最优的特点。
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