級聯(lián)三相橋并網(wǎng)逆變器的調(diào)制策略研究.pdf

1、級聯(lián)多電平逆變器已成為電力電子技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一,它廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、高壓直流輸電、大容量電機驅(qū)動等場合。目前應(yīng)用較為廣泛的是以單個H橋逆變器為基本單元構(gòu)成的級聯(lián)H橋(Cascaded H-Bridge, CHB)多電平逆變器,其調(diào)制策略及控制方法的研究已經(jīng)比較成熟。近年來,有學(xué)者提出了一種以三相橋為基本單元構(gòu)成的級聯(lián)三相橋多電平逆變器,與級聯(lián) H橋逆變器相比,它更加適合三相大功率場合以及新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)。本文以級聯(lián)三

2、相橋多電平逆變器為研究對象,對其調(diào)制策略、控制方法及并網(wǎng)技術(shù)等方面進行了研究。
　　首先建立了級聯(lián)三相橋多電平逆變器的數(shù)學(xué)模型,從數(shù)學(xué)角度分析了其級聯(lián)關(guān)系及控制方式,并分析了二級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的電壓、電流及功率等電量關(guān)系,同時分別研究了逆變器二級級聯(lián)結(jié)構(gòu)和耦合變壓器結(jié)構(gòu)的電壓、電流矢量圖及電壓空間矢量描述,并且對后者更多級的擴展方式進行了分析研究。本文在載波相移PWM(Carrier Phase-shifted PWM,CPS-PWM)

3、調(diào)制策略的基礎(chǔ)上,提出一種新的調(diào)制方法——載波相移分配 PWM(Carrier Phase-shifted-distributed PWM,CPSD-PWM)調(diào)制策略,并推導(dǎo)出不同調(diào)制策略下逆變器交流側(cè)輸出的線電壓諧波數(shù)學(xué)表達式。研究表明,CPSD-PWM的本質(zhì)是在線電壓的各次諧波分量表達式中加入了數(shù)學(xué)因子ejmθ。
　　然后,研究了基于LCL濾波器結(jié)構(gòu)的級聯(lián)三相橋逆變器的并網(wǎng)控制策略,給出了連接逆變器模塊的抑流電感的折算方法,并

4、建立了并網(wǎng)逆變器等效電路模型。通過仿真驗證了級聯(lián)三相橋多電平逆變器二級級聯(lián)結(jié)構(gòu)和耦合變壓器結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)控制策略,表明了新調(diào)制策略的正確性。同時,通過對比兩者的仿真結(jié)果,得出各模塊交流側(cè)輸出電流的負(fù)序分量是影響其直流母線電壓波動的原因之一。
　　最后,搭建了級聯(lián)三相橋逆變器實驗平臺,通過升壓模塊構(gòu)造了三組獨立的直流母線,采用DSP和FPGA數(shù)字控制器實現(xiàn)了CPSD-PWM調(diào)制策略,實驗結(jié)果證實了新調(diào)制策略的正確性。
　　綜上,本