多电平z源逆变器脉宽调制及应用研究

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1、硕士学位论文多电平Z源逆变器脉宽调制及应用研究ResearchonPulseWidthModulationandApplicationforMultilevelZ-sourceInverter作者：付文波导师：陈治国副教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TM464学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文多电平Z源逆变器脉宽调制及应用研究ResearchonPulseWidthModulationandApplicationforMultilevelZ-sourceInver

2、ter作者付文波导师陈治国申请学位工学硕士培养单位信息与电气工程学院学科专业电气工程研究方向多电平变换器控制答辩委员会主席评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生付文波在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢光阴似箭，转眼间三年的研究生求学生涯即将结束，值此论文完稿之际，向关心、帮助和支持我的人表

3、示最真挚的谢意。首先特别感谢我的导师陈治国教授。陈治国渊博的学识、严谨的治学态度、孜孜不倦的研究精神、朴实的人格时刻熏陶、激励着我。无论在学习、科研还是在生活上，陈治国教授都给予了我极大的帮助和关怀，使我获益良多，能师从陈治国是我的荣幸。本文是在陈治国教授的悉心指导下完成的，从论文选题、控制方法的确定、论文的撰写、修改和定稿等各个阶段都凝聚着老师的心血。我将铭记于心，在此对导师的辛勤付出深表谢意和美好的祝福。感谢我的父母，你们二十年如一日的支持，是我完成学业的最大动力，在我感到最困难和无助的时候给我鼓励

4、，帮助我渡过难关，我的每一点进步都凝聚了你们的付出与汗水，养育之恩，无以为报，在此谨祝我挚爱的双亲身体健康、平安幸福。在本课题的工作期间，工作室的朱瑞、张洁茹、王亮都给了我许多的建议和帮助，他们和我一起共同度过了一段美好的时光。在此，对他们也表示衷心的感谢和祝福！感谢各位专家和老师在百忙之中评阅论文！摘要传统DC/AC逆变器包括电压源型逆变器和电流源型逆变器，它们存在固有局限性。Z源逆变器在直流电源和逆变桥之间耦合一个X型阻抗网络，使其有效克服传统逆变器的不足，拥有单极升降压的优越特性，在分布式发电等新

5、能源应用场合具有较强的优势。在介绍两电平Z源逆变器的一般拓扑及其升压原理的基础上，根据Z源逆变器对直通插入的要求，研究了其常规PWM方法：简单升压控制、最大升压控制、最大恒升压控制、修正调制波控制及SVPWM方法。重点介绍了在传统PWM调制方法中插入直通状态的规律和原则，并比较分析了上述各调制方法。为实现三电平逆变器的升压输出，讨论了单Z源网络双直流电源NPC三电平Z源逆变器拓扑结构，分析其升压原理及直通方法，推导直通时间与升压倍数的关系，着重研究了单Z源网络NPC三电平Z源逆变器的直通升压PWM方法，

6、包括直通插入的同向载波层叠PWM、交替反向层叠PWM及基于参考电压矢量分解的SVPWM算法。针对单直流电源电容分压式NPC三电平Z源逆变器存在的中点电压不平衡问题，研究了一种基于双调制波技术的中点电位平衡控制方法，合理设计上下直通状态的插入位置，动态调节中间电压调制波，在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位偏移，且不增加逆变器开关损耗。根据传统五电平拓扑结构，推导得出了级联Z源五电平逆变器、四Z源网络和双Z源网络NPC五电平Z源逆变器三种拓扑结构，并分析了这三种逆变器的升压原理及直通方法。研究了级

7、联五电平Z源逆变器的单极倍频载波移相SPWM方法和双极性载波移相SPWM方法，并设计了双Z源网络NPC五电平Z源逆变器的同向载波层叠PWM方法。针对Z源逆变器优越的单极升压特性，研究了Z源逆变器在不稳定直流输入的分布式发电并网系统中的应用。采用有功电流及无功电流解耦控制，实现高功率因数并网。该论文有图60幅，表7个，参考文献79篇。关键词：Z源逆变器；中点钳位逆变器；级联多电平；脉宽调制；IAbstractThetraditionalDC/ACinverterincludesthevoltage-sou

8、rceinverterandcurrent-sourceinverter.Duetotherestrictionsoftopology,peakvalueofvoltageontheACsideiseitherlesserorgreaterthantheDCvoltage.Z-sourceinvertercouplesaXimpedancenetworkbetweentheDCsourceandinverterbridge,whichcan