基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

摘要： 提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论，将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题，提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成，这样，多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题，计算过程十分简单和快速。另外，通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态，以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目，仿真结果验证了它的有效性。     

基于45°坐标的H桥级联多电平变换器移相空间矢量调制算法

随着级联模块数的增加,空间矢量调制算法实现困难制约了其在高压大容量变换器中的推广应用。针对这一问题,提出基于45°坐标移相空间矢量调制算法,实现对H桥级联的多电平变换器进行控制。45°坐标系上的基本矢量位于单位整数坐标点,且相邻3个基本矢量组成的扇区三角形为等腰直角三角形,简化了参考矢量的定位及基本矢量作用时间计算;由于避免了多电平SVM算法中大量冗余开关状态矢量的计算,该算法很容易扩展应用于任意电平的H桥级联多电平变换器;与载波移相调制算法相比,移相空间矢量调制算法提高了直流电压的利用率,且比载波移相调制算法更有利于数字实现。最后,通过仿真和实验验证了本文提出的算法的正确性。     

一种新型多电平直接脉宽调制方法

在研究了多电平逆变器模型及其脉宽调制（PWM）算法原理的基础上，提出了一种新型的适用于各种电平数目逆变器的直接PWM方法，分析了这种PWM方法的基本原理，给出了算法实现的原理框图，最后使用PSCAD仿真软件做了仿真研究，仿真结果验证了算法的正确性和有效性。文中提出的PWM算法的基本思想是由三相参考电压直接确定逆变器各个桥臂电路输出的开关函数及其作用规律，因此称之为直接PWM算法。与基于载波调制的多电平PWM算法和多电平SVM算法相比，该算法具有原理简单、实现容易、运行速度快、占用CPU时间少等优点。     

一种新型的多电平逆变器空间矢量控制方法

基于传统的两电平逆变器空间电压矢量方法,提出了一种新型的多电平逆变器空间电压矢量实现方法，该方法将一相的逆变单元分为基本单元和调制单元两部分,相应地对参考电压也要进行分解处理。在一个脉宽调制（PWM）周期中，只对调制单元进行PWM控制，基本单元输出的电平不变。仿真研究表明该方法输出电压波形总畸变率较小，可用于单元串联多电平逆变器的控制。     

一种混合9电平电压源逆变器及其变频脉宽调制

介绍了一种应用于中高压变频调速装置的9电平输出电压源逆变器，逆变器的主电路由2种不同拓扑结构的逆变电路组成，分别使用不同参数的开关器件实现，可以综合利用阻断电压高的器件和开关速度快的器件的优点。分析了逆变器主电路的拓扑结构及特点，研究了主电路的开关模式后提出了一种基于载波调制的适合于任意电平数目混合逆变器的PWM(脉宽调制)算法，最后仿真研究了混合9电平逆变器在变速驱动场合中的应用，并验证了算法的有效性。对线电压的频谱分析表明，混合9电平逆变器有很好的输出波形，输出谐波含量少，在高频段输出线电压的总谐波畸变率小于5％，输出电压的dv/dt小，可用于驱动大容量的中高压异步电动机。     

组合变流器相移SVM技术的研究

结合SVM(空间矢量调制)技术和组合相移PWM技术的优点，提出了组合相移SVM技术；这种技术的器件开关频率低，动态响应好，开关负荷均衡；相对于相移SPWM技术，在采用不连续开关调制的情况下可将开关损耗降低33%，电压利用率提高15%，易于数字实现。相同频率调制比和幅度调制比的情况下，对调制波信号的不同采样点分布可以得到不同的SVM波形。组合变流器相移SVM技术的调制方法，就是将各变流器单元的采样时间错开，使得各变流器单元使用相同的SVM算法，相邻变流器单元间的采样时间相差2π/(KN)的角度。文中从磁链的角度对相移SVM技术做出了定性分析。利用Matlab，实现了组合相移SVM变流器的仿真，并对相移SVM技术与常规SVM技术、相移SPWM技术进行了比较分析。以上分析得到了实验验证。     

基于电流调制的高功率动态静止无功补偿装置

提出了一种新型的高功率动态静止无功补偿装置。基于电流调制作用，通过耦合电感间的换流与开关器件通断相位角的控制，该装置可输出超前电压的电流，以补偿电网中常见的感性无功。采用正弦脉宽调制(SPWM)方法，可改善电流波形。通过补偿模块之间的并联，并结合相移的SPWM技术，进一步提高系统的容量和开关频率，改善输出波形。     

三电平变流器脉冲发生器的研制

三电平变流器脉冲发生器是用户电力统一调节器（UCPC）的重要部件之一。文中介绍了研制成功的基于数字信号处理器DSP（TMS320C31）的电压空间矢量脉宽调制（PWM）的高性能三电平变流器脉冲发生器，分析了三电平电压空间矢量PWM的基本原理及开关矢量选择及优化原则、扇区内的区域划分法、中点电位的控制方法、窄脉冲的避免方法等技术关键，给出了基本的硬件结构、装置的实现方法和实验结果。     

最小开关损耗空间矢量调制的谐波分析

最小开关损耗空间矢量调制是目前应用广泛的开关调制策略。文中将常见的几种最小开关损耗空间矢量调制方法的调制波显化，并对其谐波进行了定性分析。根据相电压调制函数，通过双重傅里叶变换，得到了最小开关损耗空间矢量调制的频域数学模型，并由此对其谐波特性进行了定量的数学分析，得到了一些结论。这些结论对进一步研究最小开关损耗空间矢量调制技术的输入输出关系、传输带宽有重要的意义。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

空间矢量调制矩阵式电力变换器的灵敏度分析

将Park变换技术应用到含有输入滤波的空间矢量调制矩阵变换器，推导了开关矩阵的四端口网络等效电路。在此基础上，将矩阵变换器等效成不含开关的线性定常电路，使得矩阵变换器的分析同普通电路一样容易。建立了分析灵敏度用的等效电路伴随网络模型，导出了用伴随网络法分析电压增益对矩阵变换器滤波器参数和控制参数的灵敏度公式，给出了计算灵敏度的详细步骤。通过MATLAB仿真分析，验证了所提方法的有效性和实用性。