电力电子技术空间矢量调制

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1、-分类号TM464密级公开UDC621.3编号10299S0907018硕士学位论文NPC三电平逆变器九段法空间矢量调制策略Nine-segmentSpaceVectorPulseWidthModulationofNPCThree-levelInverter指导教师郑宏教授作者姓名柳耀刚申请学位级别硕士专业名称电力电子与电力传动论文提交日期2013年5月论文答辩日期2013年6月学位授予单位和日期江苏大学2013年6月答辩委员会主席评阅人______________.---.---学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆

2、、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所交送学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密。R学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日.---独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导

3、下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日.---摘要近年来，随着电力电子技术的飞速发展，高压大功率多电平变频器日益成为研究热点。尤其是三电平中点箝位式(NPC)逆变器已应用于中高压变频调速、电力系统有源滤波、脉宽调制可逆整流、柔性输电系统等领域。相对于两电平逆变器，三电平NPC逆变器的器件耐压要求相对较低、具有更小的谐波畸变率、输出

4、波形好等优点。本文首先介绍了三电平NPC逆变器的拓扑结构及工作原理，然后对现有的正弦波脉宽调制法(SPWM)和空间矢量脉宽调制法(SVPWM)行阐述。分析了三电平NPC逆变器中性点电压不平衡这一固有问题,总结中性点电压不平衡的原因，对系统产生的危害,以及现在一些常用硬件和软件抑制方法，并基于这一问题，提出了一种改进的九段法SVPWM控制方法。很多因素会导致三电平中点箝位式逆变器中性点电压偏移，传统的七段法空间矢量调制算法，在高调制度的情况下存在不能平衡的区域，利用九段法空间矢量调制方法能实现对中性点电压的完全控制。九段法SVPWM控制将空间矢量重

5、新划分，每个扇区划分为五个小区间，将传统的中矢量由小矢量进行合成，使得在高调制度时，小矢量参与增加。每个采样周期分成九段，开关时序完全对称，在每个大区全部采用相同的正小矢量首发，满足三电平NPC逆变器开关顺序设计的全部要求。设计了一个PI调节器，通过闭环控制输出一个调制因子，基于正负小矢量对中点电位作用效果相反这一原理，将调制因子与开关时序结合起来，实时调节冗余小矢量，使中性点电压平衡。在Matlab7.11/SIMULINK仿真环境中搭建三电平NPC逆变器系统。针对中点电压不平衡这一问题进行仿真研究，通过对传统七段法SVPWM和九段法SVPWM

6、仿真结果的对比，验证了改进算法的有效性。为了验证实际效果，搭建了三电平NPC逆变器的实验平台，对中性点电压进行检测，利用DSP2812来实现算法的设计。从实验波形对比分析中可以看出，在调制度比较高的情况下，九段法SVPWM仍然可以实现中点电压的平衡控制，并且输出谐波含量相对于传统算法较少，进一步验证了算法的有效性。关键词：NPC逆变器、九段法空间矢量调制、中性点电位平衡、闭环控制、冗余小矢量.---.---ABSTRACTInrecentyears,withtherapiddevelopmentofpowerelectronictechnolog

7、y,high-voltagehigh-powermultilevelinverterhasbeenahotareaofresearch.Especiallythethree-levelneutral-point-clamped(NPC)inverterhasbeenappliedinthehighvoltageFrequencyAdjustableSpeedSystem,ReversiblePWMRectifier,ActiveFilterofPowerSystemandFlexibleACTransmissionSystemsetc.Relat

8、ivetothetwo-levelinverter，thedevicesofthree-levelNPCinverterhasthead