多电平空间矢量调制技术的若干问题研究

发布时间：2017-05-24 18:25

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【摘要】：作为多电平逆变器较为常用的一种调制算法,空间矢量调制算法容易数字化、有较高的直流电压利用率、较低的输出电压总谐波畸变率、与SPWM对比能以较低的开关频率实现较高的输出电能质量。但是逆变器的开关状态太多,使得多电平下空间矢量调制算法运算量比较大,同时未优化后的算法会造成开关切换损耗较大。针对目前对多电平空间矢量调制算法的快速性分析的工作报告较少、文献中鲜少提到优化开关次数的方法,本文主要在优化多电平空间矢量调制算法的运算量、减少逆变器的开关损耗两个方面进行研究。以容易在微控制器中实现、同时尽量减少CPU运算量为目标,对空间矢量调制算法中的参考矢量进行逼近的开关切换顺序的算法过程进行分析及优化。过程如下。首先,介绍了四种基于不同坐标系下的多电平空间矢量调制算法,给出了这几种算法的实现公式。并以编程的角度,对比了四种算法的基础运算量。理论分析表明,基于60度坐标系和45度坐标系下的空间矢量调制算法的运算量较少,可以在算法的角度保障控制器的实时性要求。其二,研究空间矢量图,分析了可以通过分配基本矢量的作用顺序,使得逆变器的输出相电压切换电平数较少,间接限制了逆变器的开关切换次数。介绍了三种特征四边形,分析了参考矢量在特征四边形之内或四边形之间切换的过程,逼近其的基本矢量作用顺序如果按照文中的排列,可以实现逆变器的最少开关次数。最后,在实验室分别搭建起多电平逆变器系统的控制部分和电气主回路。在实验平台上,在微控制器内实现了基于不同坐标系上的空间矢量调制算法,通过信号增强驱动电路控制了多电平逆变器。
【关键词】：多电平逆变器 空间矢量调制 开关损耗
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 拓扑结构11-14
• 1.3 调制算法14-15
• 1.4 论文的主要工作15-17
• 第二章 不同坐标系下的多电平SVPWM算法快速性分析17-32
• 2.1 AB坐标系下的SVPWM算法18-22
• 2.2 45度和60度坐标系下SVPWM算法22-25
• 2.3 ABC三维坐标系下的SVPWM算法25-27
• 2.4 运算量统计27-28
• 2.5 实验结果28-30
• 2.6 本章节小结30-32
• 第三章 一种实现多电平SVM最小开关次数的方法32-61
• 3.1 定位参考矢量33-34
• 3.2 三种特征四边形介绍34-35
• 3.3 实现最小切换35-52
• 3.3.1 第一种情况讨论36-38
• 3.3.2 第二种情况讨论38-42
• 3.3.3 第三种情况讨论42-51
• 3.3.4 例外情况51-52
• 3.4 计算得到45度坐标系下基本矢量的一个abc实现52-53
• 3.5 算法小结53-54
• 3.6 与其他算法的对比分析54-56
• 3.7 实验结果56-61
• 第四章 实验平台的搭建61-70
• 4.1 硬件61-66
• 4.2 软件设计66-68
• 4.3 实验结果68-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间所发表的学术论文目录75-77
• 致谢77

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本文编号：391626