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随着近几年,新能源利用的高速发展,很多中高压大功率场合需要用到多电平逆变系统。为了提高电力能源的利用率,对多电平逆变技术的要求越来越高,多电平逆变技术由于其多种的逆变器拓扑结构及调制方法,对多电平逆变技术的改进还有很大的发展空间。针对多电平逆变器的结构和调制方法,本文作了以下主要研究:首先对多电平逆变器拓扑结构的工作原理进行分析,通过对多种多电平逆变器结构进行对比,选择采用实用性最好的级联式H桥多电平逆变器为研究对象。分析多种PWM调制方法,主要是各种方法的应用场合及发展情况,特别是对正弦脉宽调制SPWM法有了更深入的认识,为后文的研究建立了基础。其次重点分析了不对称7电平逆变器各开关管的开关状态,对H桥单元开关管的开关状态进行同极性输出电平的改进控制,解决了高低压单元输出会出现的功率环流问题。采用混合载波同相层叠的SPWM调制策略,对不对称7电平逆变器在MATLAB仿真平台下进行仿真,与改进前的仿真结果进行对比,验证了改进的H桥逆变单元开关管同极性输出电平的开关状态的可行性。然后为了提高逆变系统总的输出电压波形的质量,对单极性倍频SPWM调制方法进行改进,通过增加低压单元的载波数目,采用混合载波交叠式PWM控制方法对不对称H桥7电平逆变器进行仿真。仿真结果表明了混合载波交叠式PWM控制方法的正确性,并提出了一种折中的m个H桥逆变单元级联的多电平逆变器扩展结构,通过搭建3个H桥逆变单元组成的9电平逆变器仿真模型进行验证,说明了此级联结构的可行性及能极大的改善波形质量的优点。最后对三相多电平逆变系统搭建了数学模型,理论推导了三相H桥三电平逆变器的开关函数与输出相电压及线电压的关系,并写出三相逆变系统带对称Y型负载情况下的三相输出电流与各单元开关函数的数学方程式。在此理论基础上对三相7电平逆变器进行仿真,采用混合载波交叠式PWM控制方法与未采用交叠式载波的倍频SPWM调制法的仿真结果对比,结果表明三相7电平逆变系统采用前者输出波形更好,提高了输出波形质量。验证了混合载波交叠式PWM控制仍适用于三相的多电平逆变系统,并且逆变效果比较好,能够提高电能质量。