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中点箝位型多电平逆变器脉宽调制策略研究

作　者: 吴海岸
导　师: 王群京
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 载波PWM SVPWM 中点电位平衡 死区补偿 FPGA
分类号: TM921.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 385次
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内容摘要


近年来，多电平逆变器以其大功率、低谐波、高功率因数等多方面的显著优点，成为当前高压大功率电能变换领域的研究热门，其中针对三电平逆变器的研究最为广泛，并已有相应的产品应用于工业领域。本文以多电平NPC逆变器为方向，深入研究了载波PWM和空间矢量PWM(SVPWM)控制策略的相关问题，主要内容如下：1．对多电平逆变器的背景和现状的进行总结，分别介绍了多电平逆变器的三种主要拓扑和调制策略，重点阐述了三电平NPC逆变器的工作原理。2．介绍了载波PWM和SVPWM调制方法，对五电平三种不同的载波PWM进行了谐波分析。针对载波PWM和SVPWM具有本质统一性进行了论证，将五电平SVPWM等效到三种载波PWM，得到了三种载波模式的等效空间矢量序列，并对几种PWM控制模式作了比较。3．在简述三电平传统SVPWM算法和中点电位不平衡的原因的基础上，分析了各矢量对输出电位波形产生畸变的影响，提出了一种考虑中点电位平衡的SVPWM方法，用Matlab 7.0进行了仿真，仿真效果明显。4．由于开关时序和死区问题会影响输出电压的谐波含量，文中提出了一种基于对称SVPWM调制的死区补偿方法。为了验证该方法，搭建了实验平台并设计出基于FPGA的控制方案，在带电机负载的三电平逆变器上进行了实验。实验结果验证了硬件、软件设计的正确性。文中最后对多电平逆变器的研究进行了总结和展望。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-23
  1.1 多电平逆变器的研究背景  12-13
  1.2 多电平逆变器的发展及现状  13-14
  1.3 多电平逆变器的拓扑结构  14-18
    1.3.1 基本拓扑结构  14-17
    1.3.2 三电平NPC逆变器工作原理  17-18
  1.4 多电平逆变器的PWM调制策略  18-21
    1.4.1 多电平SPWM  19
    1.4.2 多电平SHEPWM  19-21
    1.4.3 多电平SVPWM  21
  1.5 论文的主要内容  21-23
第二章 多电平逆变器载波PWM和SVPWM及其联系  23-37
  2.1 多电平逆变器载波PWM  23-26
    2.1.1 多电平载波PWM  23-24
    2.1.2 多电平载波PWM的谐波分析  24-26
  2.2 多电平逆变器SVPWM  26-28
    2.2.1 三电平SVPWM  26-27
    2.2.2 多电平SVPWM  27-28
  2.3 载波PWM和SVPWM的本质联系  28-32
    2.3.1 两电平载波PWM与SVPWM的统一  28-29
    2.3.2 多电平载波PWM与SVPWM的统一  29-32
  2.4 五电平载波PWM的空间矢量等效  32-36
    2.4.1 五电平载波PWM和SVPWM的映射关系  32-33
    2.4.2 五电平载波PWM的矢量序列等效  33-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章 三电平逆变器SVPWM算法及中点电位平衡研究  37-47
  3.1 三电平逆变器传统SVPWM算法  37-38
    3.1.1 矢量作用时间的计算  37-38
    3.1.2 矢量作用时序  38
  3.2 三电平逆变器中点电位平衡  38-42
    3.2.1 中点电位不平衡问题  38-39
    3.2.2 矢量对中点电位的影响  39-42
  3.3 一种考虑中点电位平衡的SVPWM算法  42-44
  3.4 仿真验证  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第四章 基于对称SVPWM调制的死区补偿和窄脉冲研究  47-55
  4.1 SVPWM开关序列  47-48
  4.2 基于对称SVPWM调制的死区补偿  48-51
    4.2.1 死区补偿分析  48-50
    4.2.2 死区补偿原理  50-51
  4.3 窄脉冲补偿探索研究  51-54
    4.3.1 窄脉冲问题分析  52-53
    4.3.2 窄脉冲补偿方法  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章 基于FPGA的三电平NPC逆变器实验平台设计  55-66
  5.1 基于MOSFET的硬件实验平台  55-56
    5.1.1 主拓扑电路  55-56
    5.1.2 MOSFET驱动电路  56
    5.1.3 控制电路  56
  5.2 基于FPGA的实验控制系统  56-63
    5.2.1 FPGA和VHDL  57-58
    5.2.2 基于FPGA控制电路的硬件设计  58-60
    5.2.3 基于FPGA控制电路的软件设计  60-63
  5.3 实验和结论  63-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章 总结和展望  66-67
参考文献  67-72
攻读硕士学位期间发表的论文  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动（电气传动） > 控制系统
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