【摘 要】
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由于工业应用需求的提高,多电平逆变器（Multi-Level Inverters,MLIs）的重要性日益突出。级联H桥多电平逆变器（Cascaded H-bridge MLIs,CHBMLIs）由于结构简单、易模块化等显著优点,在光伏系统、无功同步发生器等中高压场合得了越来越多的应用。CHBMLIs根据直流电压比的不同,分为对称型和不对称型两种结构。本文主要以CHBMLIs为研究对象,针对其对称型
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由于工业应用需求的提高,多电平逆变器（Multi-Level Inverters,MLIs）的重要性日益突出。级联H桥多电平逆变器（Cascaded H-bridge MLIs,CHBMLIs）由于结构简单、易模块化等显著优点,在光伏系统、无功同步发生器等中高压场合得了越来越多的应用。CHBMLIs根据直流电压比的不同,分为对称型和不对称型两种结构。本文主要以CHBMLIs为研究对象,针对其对称型和不对称型拓扑结构和其调制技术做了深入研究,具体工作如下:（1）传统同向载波层叠（Phase Disposition,PD）法在应用于对称CHBMLIs时虽具有优秀的消谐性能,但各个单元间功率无法均衡分配。为此,在PD法的基础上深入分析了载波自由度控制思想,并提出一种新型调制方案。所提方案利用载波在不同载波层进行载波周期轮换。该方法同时做到了消谐最优和功率均衡,又能使各单元更快地达到均衡。最后进行了仿真和实验验证。（2）混合频率调制法在应用于1:1:2型不对称CHB逆变器时,各个工作单元之间无法均衡分配输出功率。为解决这一问题,在该方法的基础上提出了一种新型均衡调制方案。高压单元部分不变,而低压部分替换为改进移幅脉宽调制,然后以此为基础进行双层功率均衡控制。上层为高、低压单元间的均衡控制,通过调整高压单元导通角以重新分配输出电压;下层为低压单元内的均衡控制,对改进LSPWM进行载波轮换以平均分配低压单元间的输出电压。相比于混合频率调制,该方法既可以均衡工作单元间的功率分配,还可以平均分配低压单元间的开关损耗,同时整体开关损耗也得到了降低。最后,通过了仿真和实验验证。（3）针对对称CHBMLIs,建立了1/4周期对称的非线性消谐方程组。介绍了基本的牛顿（NR）法和粒子群算法（PSO）的求解原理,并分析了它们不足,即NR法具有很好局部选优能力,但极度依赖初值,而PSO算法不依赖初值,但局部收敛慢。在此基础上,提出一种PSO-NR算法,算法分两部分,利用优化的PSO进行全局寻优,NR负责将PSO得到局部极值进行局部寻优。该方法提高了求解SHEPWM消谐方程组的成功率,拓宽了解的范围,所得的开关角可以有效地消除目标次谐波,进行了仿真和实验验证。图49表18参74
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