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近年来,模块化多电平变流器由于其具备的独特性能,在电力电子变压器、柔性交直流输电等领域中取得了极大应用,成为中高压能量变换的首选方案。考虑到模块化多电平变流器系统中器件众多且较昂贵,而且电力装置对自动化水平要求越来越高,因此,本课题在分析了模块化多电平变流器结构、特点及需求的基础上,研究设计了一套监控系统软件,能够实现对变流器运行过程中的实时监控,辅助变流器安全、可靠、高效地运行。本课题运用多线程、模块化等软件开发思想,围绕监控系统的设计,主要完成了以下几方面的工作：1)分析了变流器监控系统目前的研究现状及存在的局限性,并提出了本文监控系统的设计思路。2)基于对变流器实验平台总体结构、特点和要求等方面的充分研究基础上,详细分析并阐述了监控系统软件的功能需求和非功能需求,同时介绍了采用的串行通信协议。3)对变流器监控系统的硬件部分进行了设计,包括IGBT主电路、DSP+FPGA控制系统电路及数据采集电路。4)详细设计并实现了变流器监控系统的软件部分,包括DSP软件设计、FPGA软件设计、谐波分析算法设计及上位机软件设计。DSP软件部分着重介绍了DSP串行通信的实现过程；FPGA软件部分重点研究了基于载波移相调制策略设计的多路PWM脉冲发生的数字化实现流程；谐波分析算法部分深入研究了几种谐波分析算法并通过Matlab仿真加以比较；上位机软件部分阐述了上位机串行通信的实现过程。5)利用Microsoft公司的Visual C++软件开发设计了友好的人机交互界面,能够实时显示多电平变流器实验平台的运行状态,实时对变流器加以控制,同时具备故障信息显示、事件记录分析、电能质量分析等功能,提高系统的可靠性、安全性及自动化水平,降低系统的运行成本。最后,通过模块化多电平变流器实验平台对监控系统的整体功能进行了验证,结果表明,变流器能够输出质量较好的波形,而且输出波形的谐波含量符合理论分析结果,同时其它功能也均达到了设计要求。