开关状态函数化与其在多电平逆变器分析中应用

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1、研究与开发开关状态函数化及其在多电平逆变器分析中的应用刘汉阳黄松清(安徽工业大学电气信息学院，安徽马鞍山243002)摘要由于电力电子装置中的开关器件工作在非线性状态，使得对其分析一直停留在定性的阶段，这也成为电力电子技术分析、应用的瓶颈。针对此问题本文提出一种将开关状态函数化的分析方法，巧妙地将数学分析工具引入到电力电子技术的分析过程中。找出了函数化后的电力电子装置定义域，将输出定义为所需要的PWM信号。因此，可以根据传统的PWM技术，得到多电平PWM控制信号；也可以根据逆变器输出要求得到控制需要的PWM信号。利用开关状态函数

2、的分析方法对多电平逆变器进行分析，提出了一种根据输出要求得到开关序列排布的简易方法和一种逆变器谐波输出计算方法。为验证方法的正确有效，在TI公司的TMS320F2812DSP系统上进行了实验研究；同时基于Matlab平台对开关状态函数化方法进行研究，在仿真的基础上，利用Matlab之RTW将结果耦合到DSP，实现了系统的控制，结果较为满意。关键词：电力电子技术分析方法；开关状态函数化；多电平FunctionofthePowerSwitchStatesanditsApplicationonMulti—LevelInverter’S

3、AnalysisLiuHanyangHuangSongqing(SchoolofElectricalEngineering&Information，AnhuiUniversityofTechnology,Maanshan，Anhui243002)AbstractSincetheswitchingdevicesinpowerelectronicdevicesareoperatinginnonlinearstates．extensiveanalysisofdevicesiSdificultinalongtime．Ananalysis

4、methodbasedonswitchstatesfunctioniSproposedwhichmakesmanymathematica1analysistoolsavailableintheanalysisOfpOwerelectronicsdevices．TherangeoffunctionvaluecanbedefinedasthePWMsignals．thetraditionalPWMalgorithmscanbetransformedintomulti．1evelPWMsignalandthePWMsignalcanb

5、ederivedfromtheexpectedperformanceparametersofinverter．Byanalyzingthemulti—levelinverterinthisnewmethod，asimplifiedwaytodesigntheswitchingsequenceandacomputationmethodoftheinverteroutputwave’STHDareproposed．Theproposedanalysismethodisverifiedbysimulationandexperiment

6、alresultsfromalaboratoryprototypebasedonTMS320F2812DSP．ThealgorithmscanbecoupledintoDSPsourcecodebytheMatlabRTWeasily．Keywords：analysismethodofpowerelectronics；functionofthepowerswitchstate；multilevel电力电子技术是21世纪最有潜力、应用最为广有管中窥豹之感。在这种分析方法下，大量数学工泛新兴技术之一『1】。但是电力电子装置应用到的开

7、具无法得到应用，给控制算法的优化研究带来了很关器件均工作在非线性状态，使得对其分析一直停大困难，同时也造成了电力电子装置的设计和改进留在定性的阶段，这也成为电力电子技术应用的瓶多依靠经验。颈。常规的开关模型没有完整描述电力电子装置的PWM控制方法目前为止是众多电力电子装置能力，在分析上多采用仿真结合实验的对比和推演对开关器件的控制方法。在仔细分析众多的PWM分析，并不能全面揭示出装置内部的工作规律，总控制算法后，能够发现它们仍存在一些共同的问题：2013~r10期=1=111~If19研究与开发1)控制算法繁多，有些算法大同小异

8、，研究上p(f)为s的指示函数有一定的盲目性。2)各种算法直接存在内在联系，但目前并没有2人在数学层面上对其进行完整的揭示，致使算法研利用式(2)可得出在连续时间上输出电压的表达式究存在重复性。u(t)=一17·)(4)3)对各种优化算法优劣的评判标准主要靠仿真