三电平变流器多目标混合调制策略研究

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近年来,随着电力电子技术的快速发展,三电平变流器在电能变换中有着广泛的应用。本文针对中点钳位型三电平变流器,分析了多种调制策略,旨在研究中点电压平衡、开关损耗和共模电压等方面的问题,实现多目标混合调制。首先,本文介绍了三电平变流器的发展历程及应用,以及典型的电路拓扑和调制策略,引出了三电平变流器需解决的问题。针对本文研究的中点钳位型三电平变流器,从主电路拓扑、运行原理和数学模型三个方面具体分析了其工作原理。然后,深入介绍了四种典型的三电平变流器脉宽调制策略的基本工作原理和占空比计算方法,并对其在中点电压平衡、开关损耗和共模电压等方面的性能进行了分析,指出了典型脉宽调制策略在这些方面的存在的优点及不足。最后,本文针对中点电压平衡、开关损耗和共模电压这些控制目标,采用了两种多目标混合控制的调制策略,分别是最近点钳位脉宽调制策略(Closest Clamping Mode PWM,CCMDPWM)和降低共模电压的虚拟空间矢量调制策略(Reduced common mode voltage VSVPWM,RCMV_VSVPWM)。CCMDPWM建立在规划零序电压注入的脉宽调制策略(Planning Zero Sequence Voltage Injection PWM,PZIPWM)的基础上,通过注入特定的零序电压形成不连续脉宽调制,在一定程度上牺牲了中点电压的控制能力,但实现了中点电压平衡和降低开关损耗的多目标混合控制。RCMV_VSVPWM通过弃用高共模电压选取低共模电压的矢量,得到了一组新的虚拟电压矢量,该方法具有一个开关周期内中点电流平均值为零和共模电压较低的特点,实现了降低共模电压和保持中点电压平衡的目标混合控制。最后通过对这两种方法进行实验,验证了其有效性。
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