级联h桥型逆变器pd功率均衡控制方法的研究

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1、中图分类号：TM464论文编号：102870318-SX082学科分类号：080800硕士学位论文级联H桥型逆变器PD功率均衡控制方法的研究研究生姓名那显龙学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师陈仲副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonPowerBalanceControlMeth

2、odwithPhaseDispositionforCascadedH-bridgeInverterAThesisinElectricalEngineeringbyNaXianlongAdvisedbyAssociateProf.ChenZhongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中

3、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要相比于传统两电平逆变器，多电平逆变器由于具有输出电压波形质量好、功率器件电压应力低和输出滤波器体积小等优点，被广泛应用于中高压、大功率场合。典型多电平逆

4、变器拓扑主要包括二极管钳位型、飞跨电容型和级联H桥型。其中，级联H桥型逆变器无需直流侧分压电容，结构简单，易于模块化拓展，输出相同电平数时所需元器件数量最少，已经成为多电平研究领域热点。由于各级联单元相互独立，输出有功功率时，需要考虑功率均衡问题。与多电平逆变器拓扑密切相关的调制技术对逆变器输出电压特性、功率分配和系统效率产生至关重要的影响。载波移相调制策略能自然实现级联单元间功率均衡，但在三相逆变系统中输出线电压谐波特性较差。载波同相层叠调制策略输出线电压谐波特性最优，但级联单元间输出功率相差较大。级联单元间

5、功率不均衡会使电池放电特性不一致，造成电池电压差值，这不仅会缩短电池使用寿命，还会增加输出电压低次谐波含量，会对系统的输出特性、可靠性和维护成本造成不利影响。因此，研究载波同相层叠调制策略下级联H桥型逆变器单元间功率均衡控制方法具有重要意义及应用前景。本文以3单元级联H桥型逆变器为例，首先利用傅里叶级数变换对载波同相层调制策略下级联单元输出电压特性进行分析，给出了输出电压基波分量幅值表达式，阐明了级联单元间功率均衡问题的根本原因；其次，利用调制波控制自由度对传统载波同相层叠调制策略进行一次调整，得到了改进载波同

6、相层叠调制策略，并验证了调制波调整对级联单元输出电压特性的影响；在此基础上，利用载波控制自由度进行二次调整，提出了新型功率均衡控制方法，并对功率均衡实现的机理及其输出特性进行了详细分析。最后，利用仿真和实验对载波同相层叠调制策略、改进载波同相层叠调制策略和功率均衡控制方法进行了验证分析。结果表明，所提功率均衡控制方法可以在不改逆变器输出电压谐波特性前提下，在一个调制波周期内实现各级联单元输出功率和开关次数的均衡控制。关键词：多电平逆变器，级联H桥，载波同相层叠，功率均衡，调制波控制自由度，载波控制自由度I级联H

7、桥型逆变器PD功率均衡控制方法的研究ABSTRACTComparedwithtraditionaltwo-levelconverter,multilevelconverteriswidelyusedinmedium-highvoltageandhigh-powerapplicationsbecauseofitsadvantagessuchasthebetteroutputvoltagewaveform,lowvoltagestressandsmalloutputfilter.Theclassicmultilev

8、eltopologiesincludeneutralpointclamped,flyingcapacitor,andcascadedH-bridge.CascadedH-bridgeconverterswhichrequiretheminimumnumberofcomponentsanddonotneedDC-sidevoltage-dividingcapacitorsbecomeah