【摘 要】
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双逆变器级联拓扑具有输出电压等级高、对功率器件的开关应力小、直流侧电压利用率高、容错性能好等优点,在中高压大功率场合得到广泛应用。本文以双三电平逆变器系统为研究对象,对共直流母线供电结构调制策略中开关序列及损耗、共模电压及零序电压抑制和消除、直流侧中点电位平衡以及独立直流母线供电结构的容错控制进行了深入研究。分析了双三电平逆变器系统的拓扑结构,建立了系统开关模型并生成电压空间矢量图。研究了共模电压
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双逆变器级联拓扑具有输出电压等级高、对功率器件的开关应力小、直流侧电压利用率高、容错性能好等优点,在中高压大功率场合得到广泛应用。本文以双三电平逆变器系统为研究对象,对共直流母线供电结构调制策略中开关序列及损耗、共模电压及零序电压抑制和消除、直流侧中点电位平衡以及独立直流母线供电结构的容错控制进行了深入研究。分析了双三电平逆变器系统的拓扑结构,建立了系统开关模型并生成电压空间矢量图。研究了共模电压、零序电压及中点电流对双逆变器系统的影响,为调制和容错控制策略的研究奠定理论基础。深入研究180°矢量解耦、120°矢量解耦、零共模电压矢量和矢量钳位调制策略,分析各调制策略优缺点。针对传统120°矢量解耦调制策略中存在的单逆变器共模电压幅值过大以及中点电位波动大的问题,本文提出了一种基于虚拟矢量调制的120°矢量解耦调制策略,通过选取共模电压幅值较小的基本矢量合成参考矢量,实现逆变器1和2共模电压幅值减小为一半,同时,能够将中点电位自平衡周期由工频周期缩减至PWM周期。针对独立直流母线供电结构中的开关管故障问题,提出了一种基于矢量钳位调制的容错控制策略。将故障开关管所在相钳位在’o’电平,利用剩余电压矢量进行矢量合成,结合矢量钳位调制策略,使两个逆变器交替工作在钳位状态和矢量合成状态,在实现故障容错的同时,减少开关状态切换次数,降低功率损耗。本文通过搭建的Matlab/Simulink仿真平台和硬件实验平台,验证了所研究调制策略和容错控制策略的正确性和有效性。
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