论文二极管钳位型级联多电平逆变器新型SPWM是关于级联方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关级联论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：针对目前级联型多电平逆变器正弦脉冲宽度调制（sinusoidal pulse width modulation,SP-WM）数字化实现问题,分析常规载波调制SPWM算法的工作原理,提出了一种基于脉冲编码与轮换的多电平SPWM调制策略.通过对正弦调制波的提取变换,进行单载波“量化”调制,并采用脉冲编码与轮换控制技术,对“量化”后的信号进行脉冲编码和脉冲轮换,均衡各逆变单元的输出电压与输出功率,以及单元内部电容电压.仿真结果表明,与同相层叠载波SPWM调制策略相比,该调制具有更好的控制效果和更小的计算量；另外,控制算法的消耗资源对比分析表明,所提的控制算法较常规的SPWM算法更节省硬件资源.
关键词：二极管钳位型逆变器；级联多电平逆变器；脉冲编码；脉冲轮换；电容电压
DOI：10.15938/j.emc.2016.02.002
中图分类号：TM 46
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2016）02-0008-06
0 引言
随着电力电子技术的发展,多电平变换技术已经在大容量电力电子设备如高压直流输电、有源滤波器、中高压变频器及无功发生器等取得了广泛应用.H桥级联多电平逆变器是目前较为常见的多电平逆变器,与两电平H桥结构相比,二极管钳位型H桥级联逆变器具有器件电压应力小、输出功率大、系统电磁干扰低等优点,在高压大容量逆变器中具有广泛的应用前景.
日前常见的多电平PWM调制策略有载波SP-WM和空间矢量PWM（space vector pulse width modulation,SVPWM）.SVPWM具有电压利用率高、易于实现数字化控制等优点,但是由于计算过程需要进行复杂的乘除运算,这对控制系统的实时性产生不可忽视的影响,对控制器的性能要求较高.载波SPWM具有开关负荷均衡、谐波特性好等优点,在较低的开关频率下可实现较高等效开关频率的输出,但是也面临一些问题,其中较为明显的问题是数字化实现.
随着级联型多电平逆变器电平的增加,对PWM发生器数量的要求也更为庞大.RAMRATH L等基于FP-CA扩展实现多路PWM发生器,但是数量庞大的PWM发生器占用了大量的硬件资源.杨云虎等将单极性SPWM引入到载波相移SPWM中,能够在不改变系统性能的情况下省去一半的PWM发生器,虽然改善和优化了载波相移SPWM的数字化实现问题,但是仍然消耗了较多的硬件资源.杨云虎等基于单载波调制,大大降低了数字化实现的复杂度,并通过脉冲编码与脉冲旋转技术,实现级联逆变器中各功率模块单元电压与功率的平衡,达到电容电压的平衡.但是杨云虎等进行脉冲编码时,各个功率单元脉冲编码规则不一,通用性不高；另外,该编码规则受限于文中所提的拓扑结构,难以对所提出的编码算法进行剪裁或扩展应用.
本文针对载波SPWM的特点,进一步优化脉冲编码与轮换方式,提出了一种简明的脉冲编码与轮换的SPWM调制策略,基于该调制策略开展了相关理论分析和仿真验证.
1 常规载波SPWM算法
1.1 二极管钳位型级联单相逆变器
图l（a）为二极管钳位型级联单相逆变器系统,南两个逆变单元级联构成.图l（b）为逆变单元的拓扑结构,每个逆变单元由两个三电平桥臂组成,每个桥臂由两个钳位二极管（如Dl-D2）和四个开关器件（如Sa1-Sa4）组成.每个逆变单元均有5种电平状态,则该单相逆变器系统可输出9种电平电压,如0、±E、±2E、±3E和±4E.
1.2 基于载波调制的SPWM算法
载波调制的SPWM的核心思想是使用正弦波与三角载波的幅值进行比较去开通或关断相应的开关器件.以同相层叠载波调制的SPWM算法为例,如图2所示.
通过正弦调制波与三角波载波进行比较,可以得到各个开关器件的脉冲波形,如图3所示.其中,Sa1-A表示A逆变单元Sa1开关器件的状态,其他以此类推.另外,同一桥臂开关器件Sx1-Y与Sx3-y、Sx2-Y与Sx4-Y状态互补开关,x等于a,b,Y等于A,B因此生成了16路开关信号,实现九电平输m电压的调制.
2 基于脉冲编码与轮换的SPWM算法
2.1 开关矢量定义
采用一位二进制数变量描述单个开关器件的通断状态,定义为：
其中,x等于a,b.在不考虑死区的情况下,单个桥臂的输出电压可表示为
则每个逆变单元的输出电压为
uab等于uao-ubo.
（3）
由此可得每个逆变单元的开关状态、输出电压与所用电容之间的关系,如表1所示.
2.2 脉冲编码
如图4所示,采用单三角波载波调制方式,提取正弦调制波在各个电平区间的信号波形,将这些信号压缩到同一三角波载波信号内,生成新的调制波信号与单一载波进行比较,实现多电平输出电压的调制.
所谓编码就是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出.因此,在进行编码前,需要对单载波SPWM调制波形进行“量化”处理.以图4的调制波形为例,为了产生级联逆变器各个单元的PWM脉冲序列,使逆变器输出期望电压,定义k0-k5为量化后的二进制变量.k0为载波调制得到的脉冲序列,二进制变量k1-k4可表达为：
k5为逆变单元使用电容数量标志,当k5为0时,逆变单元单个电容使能；k5为1时,逆变单元两个电容同时使能.根据图4,可以得到k0-k4在单个调制周期内的波形,如图5所示.
总结:本文关于级联论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
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