【《单相三电平PWM整流器的控制系统研究》14000字（论文）】

单相三电平PWM整流器的控制系统研究摘要从上个世纪中叶开始，电力电子技术进入了飞速发展阶段，各种电力电子装置和器件大量应用于我们的日常生活中，但是众所周知科技是一把双刃剑，随着科技的进步，伴随而来的是严重的谐波污染ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"9AS71J7G","properties":{"formattedCitation":"\\super[1]\\nosupersub{}","plainCitation":"[1]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":604,"uris":["/users/9394087/items/A9BFVLTX"],"itemData":{"id":604,"type":"article-journal","abstract":"本书为\"十一五\"国家级普通高等教育规划电力电子教材,全书第一章主要阐述电力电子变换和控制技术学导论,介绍了电力电子学科的经济意义及对本人专业发展的重要性,介绍了电力电子学相关基本理论及应用;第二章阐述电力电子学相关的半导体电力开关器件基本理论及应用,介绍了电力电子学相关的二、三极管与晶闸管理论知识及其应用,半导体和功率集成电路基本理论知识及其应用;第三章主要阐述DC/DC(直流/直流)变换器理论知识及其实际应用,","container-title":"电源技术","ISSN":"1002-087X","issue":"2","language":"zh-CN","note":"1citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"276","source":"CNKI","title":"《电力电子学—电力电子变换和控制技术》一书的评论","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2021&filename=DYJS202102035&v=","volume":"45","author":[{"family":"宋","given":"洁"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2021"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[1]。随着电力行业的迅猛发展，各类电力电子装置被大量应用于电力供电配电以及可调电源领域。但是电力电子器件并不是直接与电网相连，而是二者中间通过变流器来连接。因此，解决电流谐波问题以及功率因数问题成为了重中之重。本篇论文将以单相三电平PWM整流器为研究对象，阐述了PWM整流装置的工作机理，然后对其建立了相应的系统数学模型并搭建了仿真实验平台；剖析了瞬态直接电流控制以及双闭环控制结构的原理和特性，在此基础上，在其电流内环加入了重复控制单元对电流进行控制，该方法采用在电流内环比例控制器和重复控制器并联的方式，其优点在于控制精度高，稳态性能良好，操作起来相对容易。论文针对单相三电平PWM整流器中点电位平衡问题的产生原因，调整方法，以及中点电压在不同开关状态下产生偏移的效果做出了系统说明，阐述了SVPWM调制技术的基本原理，并且在SVPWM5段式调制算法中加入了中点电压改正。经过对算法的研究，最终可以实现中点电位的平衡，主要采取的方法为先安排合理的矢量作用顺序，再对其中一些对中点电位起着重要作用的矢量的作用时间进行误差校正。而且这种方法的优点在于它的消除扰动的能力强，而且实现起来相对容易。最后，采用SVPWM5段式调制算法结合中点电压平衡技术以及电流的双闭环控制系统搭建了MATLAB/SIMULINK仿真，并对网侧电流波形图的仿真结果进行了谐波分析，并得出实验结果，最终结果验证了上述内环重复控制并联P控制策略及其中点电位平衡控制策略是有效的并且是可实现的。关键词：三电平PWM整流器；SVPWM;中点电压平衡；瞬态直接电流控制；重复控制目录TOC\o"1-3"\h\u第1章绪论 51.1三电平PWM整流器研究背景及意义 51.2三电平PWM整流器的研究现状 61.2.1三电平PWM整流器拓扑结构 61.2.2三电平PWM整流器控制策略 71.2.3三电平PWM整流器中点电压平衡控制 81.2.4三电平PWM整流器脉宽调制技术 91.3本文所做工作 9第2章单相三电平PWM整流器工作原理及系统分析 102.1PWM整流器的工作原理 102.2单相三电平NPCPWM整流器数学模型 13第3章单相三电平PWM整流器控制策略研究 153.1瞬态电流控制技术 153.2电流内环“P+重复控制”改进算法 163.2.1重复控制基本原理 163.2.2并联型“P+重复控制” 18第4章单相三电平PWM整流器的空间矢量调制及其中点电位算法研究 214.1单相三电平空间矢量调制算法基本思想 214.2SVPWM中点电位平衡算法的基本原理与设计 234.2.1矢量状态对中点电压的影响 234.2.2基于ua的SVPWM调制方法 25第5章控制策略仿真分析 315.1基于“P+重复控制”的仿真结果分析 315.2基于中点电位控制的仿真分析 335.3直流侧电压的对比分析 345.4本章小结 35参考文献 36第1章绪论1.1三电平PWM整流器研究背景及意义从1960年开始，在电力电子刚刚问世十年左右时，它已经被大量的投入到我们的日常生产生活当中，尤其是在电力行业，它可以加在很多电器设备中，节约生产成本。但是在科技进步的同时，必定伴随着浪费和污染的问题，比如电力电子器件处于工作状态时会产生大量谐波，在电网中谐波时，这将会导致电网的供电，配电质量大大下降，当这个现象严重时，会导致电器设备损坏。由此看来，找到一个有力的解决方案成为了必由之路。在我国相关科技人员的长期的探索与研究下，找到了两个可以减少谐波的方式，谐波补偿法是第一种可以有效降低谐波的方式，这种方法采用在系统外加入一些设备，使其互相消除，但最后因为成本原因没有被大规模的使用；第二种是安装适当的电路对谐波进行过滤，根于其原理也就形成了我们现在所说的整流器，该方法成本低，效果好，被广泛应用于电力系统当中ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"5vK6PO2x","properties":{"formattedCitation":"\\super[2]\\nosupersub{}","plainCitation":"[2]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":602,"uris":["/users/9394087/items/WU63HD3N"],"itemData":{"id":602,"type":"article-journal","abstract":"电力电子与电力传动技术在发展过程中伴随着传输功率的交流传动,本文回顾了电力牵引传动控制技术历史并揭示了这些技术的密切关系,重点在于研究我国目前的电力牵引发展情况和前景,旨在于让同行们加强交流,让电力牵引传动技术更好的服务于车辆装备和铁路机车制造业。","container-title":"电子技术与软件工程","ISSN":"2095-5650","issue":"16","language":"zh-CN","note":"1citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"241","source":"CNKI","title":"电力牵引传动与控制技术的现状与发展","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2016&filename=DZRU201616199&v=","author":[{"family":"王","given":"森"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2016"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[2]。在上个世纪90年代，在日本电气协会的研究分析下ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"lrk3KvUV","properties":{"formattedCitation":"\\super[3]\\nosupersub{}","plainCitation":"[3]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":603,"uris":["/users/9394087/items/FD4GAVWU"],"itemData":{"id":603,"type":"article-journal","abstract":"文章以三相电压型PWM整流器为研究对象,分析了其拓扑结构,分别从直接电流控制、直接功率控制方面探讨了其主要控制技术,并对此技术发展进行剖析,以期为此领域研究提供借鉴与帮助。","container-title":"南方农机","ISSN":"1672-3872","issue":"2","language":"zh-CN","note":"2citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"184","source":"CNKI","title":"三相电压型PWM整流器控制技术分析","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2020&filename=NFLJ202002158&v=","volume":"51","author":[{"family":"郭","given":"飞凡"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[3]，在当时现有的电子设备当中，其中整流器的数量占到了73%。正是因为如此大的用量，所以其特性的要求成为了重中之重。总而言之，传统的不可控整流和可控硅相控整流的缺点为ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"S6Wo1HUa","properties":{"formattedCitation":"\\super[4]\\nosupersub{}","plainCitation":"[4]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":606,"uris":["/users/9394087/items/N8CNEC9A"],"itemData":{"id":606,"type":"thesis","abstract":"随着工业、铁路以及新能源产业的发展,PWM整流器的应用日益广泛,因此研究高性能的PWM整流技术非常必要。本文以NPC型三电平PWM整流器为研究对象,对其锁相环技术和控制策略进行深入的研究,主要的工作和结论有:针对传统的同步坐标系锁相环(SynchronousReferenceFramePhaseLockedLoop,SRF-PLL)存在PI参数整定复杂,并且在电网电压不平衡情况下锁相精度差的问题,简单介绍SRF-PLL技术的锁相原理,分析电网电压不平衡时负序分量对SRF-PLL技术锁相精度的影响机理。在此基础上,根据二阶广义积分器(Second-orderGeneralizedI...","genre":"硕士","language":"zh-CN","note":"DOI:10.27623/ki.gzkyu.2020.002272\n3citations(CNKI)[2022-5-22]","publisher":"中国矿业大学","source":"CNKI","title":"三电平PWM整流器模型预测控制策略研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202101&filename=1020657744.nh&v=","author":[{"family":"周","given":"艳磊"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[4]：（1）整流器运行于深度相控状态时，装置的功率因数极低；（2）对电网产生大量的谐波；（3）需要很大的平波电抗和滤波电容在输入侧来滤掉谐波。这种方案会造成装置的体积变大，最后引起不必要的损耗；（4）相控整流器输出滤波时间比较长，导致其对谐波修正的周期变大，最终使系统的动态特性大打折扣。解决这些问题的根本方式在于，就是尽可能使整流设备工作时的电压和电流的相位始终保持同步。于是在科研人员的不懈努力下，PWM整流器得以问世，PWM整流器不仅具有相位保持同步的功能，而且还可以提高交流侧电流的正弦度，并且使其实现了“绿色电能变换”。早在上个世纪70年代德国的科研人员就已经研究发明了自21世纪我国铁路运输第六次提速伊始，“和谐号”交流传动列车组在我国铁路运输中有着必不可缺作用。“和谐号”动车利用的整流器为三电平NPC结构，与原先的两电平PWM整流器相比，它有许多优点：（1）与两电平整流器对比来讲，三电平PWM整流器的开关个数增加，其中每个管子承受的关断电压相对要小。（2）三电平PWM整流器输出的电压电流谐波小，因此不需要加入滤波环节。降低了成本。（3）增加电平的数量，当电压改变时，改变率得到了充分的减少，曲线波形变得较缓，可有效防止电机转子因为过大的电压变化而被击穿。目前我国高压大功率整流器的需要大大增加，对三电平PWM整流器的研究热度从未减小，但仍面临诸多困难，其控制能力表现较差，故而需要对其进一步加大技术研发力度。1.2三电平PWM整流器的研究现状1.2.1三电平PWM整流器拓扑结构通过科学技术人员的进一步研究，多电平整流器的拓扑结构得到快速的发展，目前，二极飞跨电容型、级联型、飞跨电容型电平整流器在实际应用中占据主要地位。1.二极管箝位型三电平整流器二极管箝位型整流器是目前研究最热、应用最为广泛的拓扑结构，其结构如图1-1所示，其优缺点主要有ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"bxK1B35v","properties":{"formattedCitation":"\\super[5]\\nosupersub{}","plainCitation":"[5]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":607,"uris":["/users/9394087/items/D59GRLWM"],"itemData":{"id":607,"type":"article-journal","abstract":"PWM整流器的控制策略可分为直接电流控制和间接电流控制,前者至少需要两个高精度的交流电流传感器,增加了系统的体积和成本。本文提出一种新型PWM整流器间接电流控制策略。该方法采用电流观测器获取电流反馈量,无需使用交流电流传感器。其电流环只包含有功电流反馈控制,对无功电流,则依据稳态电压平衡关系生成控制量,使其稳态时自然为零。对所提方法的电流响应进行深入分析,引入有源阻尼策略,使电流动态性能得到很大改善。仿真结果表明,本文提出的间接电流控制方法具有很好的稳态、动态性能。该方案成本低,性能高,且结构简单,是一种新颖的PWM整流器控制策略。","container-title":"电测与仪表","ISSN":"1001-1390","issue":"5","language":"zh-CN","note":"17citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"68-74","source":"CNKI","title":"一种新型PWM整流器间接电流控制策略及其有源阻尼方法","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2017&filename=DCYQ201705012&v=","volume":"54","author":[{"family":"李","given":"景灏"},{"family":"尹","given":"忠东"},{"family":"王","given":"超"},{"family":"王","given":"铁胜"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2017"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[5]:（１）这种类型的三电平整流器中的开关数量较多，各个开关上的关断电压与其他类型的拓扑结构整流器相比较而言，要小一些，故对开关耐受电压具有高标准领域，都可以使用二极管箝位型整流器，不仅能实现整流最终目的，还能够减少整体的工业成本。（２）呈现阶梯状的波形是这种整流器的又一特点，随着电平数量增多，产生的波形越接近正弦，同时波形的谐波含量也会随之减小；（３）这类整流器的直流侧在输出出现零电平时，会产生中点电位漂移的问题ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"Ohh2vKmS","properties":{"formattedCitation":"\\super[6]\\nosupersub{}","plainCitation":"[6]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":608,"uris":["/users/9394087/items/IMQ9C3F3"],"itemData":{"id":608,"type":"thesis","abstract":"近年来,级联多电平整流器作为多电平结构的典型代表,由于其控制简单,可靠性高,模块化设计等优点被广泛应用于电力电子变压器、无功补偿、多电平逆变器等高压大功率场合。针对级联多电平整流器的控制目标,可将级联多电平整流器的控制分为整体控制和电压平衡控制两部分。本文对级联多电平整流器的控制策略及动态特性的改善进行了相关的研究。首先介绍了级联多电平整流器拓扑结构,详细介绍了在不同PWM调制方式下单相PWM整流器的工作模态,并介绍了级联多电平整流器的移相载波技术,最后,给出了级联多电平整流器的数学模型。其次介绍了级联多电平整流器的整体控制策略,详细介绍了电压外环、电流内环双闭环控制策略,并给出了电压外环的设...","genre":"硕士","language":"zh-CN","note":"DOI:10.27147/ki.ghdju.2019.000382\n3citations(CNKI)[2022-5-22]","publisher":"华东交通大学","source":"CNKI","title":"级联多电平整流器的研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CMFD&dbname=CMFD202001&filename=1019605033.nh&v=","author":[{"family":"毛","given":"凯翔"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2019"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[6]。2.飞跨电容型跟前者比较而言，飞跨电容型整流器的结构更为简单。拓扑图如下：和二极体箝位式比较,飞跨电容式的构造上较为简洁,不过当将二极管替换成电容时,由于整流器的体积会有很大的改变,因此成本也会提高,使得其使用的范围也更小。3.级联型级联型多电平整流器去除了直流侧的滤波电容，正因如此，这种整流器不会出现中点电位漂移的问题。拓扑图如下所示：1.2.2三电平PWM整流器控制策略三电平PWM整流器的控制包括输入侧电流、输出侧电压和中点电压。控制策略的关键点的难点在于如何使中点电位平衡而且让他的输入电流正弦程度更高。很多三电平PWM整流器控制系统都采用电流内环和电压外环的双重闭环控制。电流内环就是为了让输入电流可以较好的跟随正弦输入电流给定，电压外环就是用来使直流侧的电压输出更加稳定。目前，三电平PWM整流器可按照系统能否反馈输入电流分为两种：一类是间接电流控制，又称为“幅相电流控制”ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"ioCsz7Hr","properties":{"formattedCitation":"\\super[7]\\nosupersub{}","plainCitation":"[7]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":609,"uris":["/users/9394087/items/2XHVN62V"],"itemData":{"id":609,"type":"article-journal","call-number":"8.236","container-title":"IEEETransactionsonIndustrialElectronics","DOI":"10.1109/41.9172","ISSN":"0278-0046,1557-9948","issue":"4","journalAbbreviation":"IEEETrans.Ind.Electron.","page":"508-515","source":"1","title":"Indirectcurrentcontrolofaunitypowerfactorsinusoidalcurrentboosttypethree-phaserectifier","URL":"/document/9172/","volume":"35","author":[{"family":"Dixon","given":"J.W."},{"literal":"Boon-TeckOoi"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["1988",11]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[7];另一种则是现在占据主流的直接电流控制方式ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"65n1TqHf","properties":{"formattedCitation":"\\super[8]\\nosupersub{}","plainCitation":"[8]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":612,"uris":["/users/9394087/items/TSPDDJ4V"],"itemData":{"id":612,"type":"article-journal","abstract":"简要介绍了四象限变流器工作原理,提出了一种新的预测电流控制方法,该控制方法不仅可以直接控制变流器的输入电流,而且能够保证开关器件的开关频率固定不变,控制算法易于实现。通过计算机仿真对这种控制方法进行了模拟,仿真结果说明了这种方法的可行性并表明该控制方法的动、静态特性良好。在仿真的基础上进行了系统试验,从仿真和试验的波形对比可以看出仿真结果的正确性,表明该控制方法满足了四象限变流器的设计要求,是一种比较理想的控制方法。","container-title":"中国铁道科学","ISSN":"1001-4632","issue":"6","language":"zh-CN","note":"92citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"51-56","source":"CNKI","title":"交—直—交传动系统网侧变流器预测电流控制方法的计算机仿真及实现","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2002&filename=ZGTK200206008&v=","author":[{"family":"李","given":"伟"},{"family":"张","given":"黎"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2002"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[8]。间接电流控制就是通过控制PWM整流器的输入电压，让它的幅值和相位都能受到控制，从而产生正弦基波电压，然后再间接对网侧输入电流的幅值和相位进行控制。本文将对直接电流控制进行重点阐述。与间接控制相比，快速反馈输入电流是直流控制的特点。由于直流控制包含电流控制环节，直接电流控制以快速反馈输入电流为特点，相比较于间接控制，直接电流控制加入了电流控制环节，可以使输入电流具有良好的动态性能。按照直接电流控制的结构进行分类，分成以下三类：电压内、外环的双闭环控制、建立状态空间模型对整个系统的闭环极点进行配置、非线性控制。其中双闭环控制中又有瞬态直接电流控制和预测电流控制等。在间接控制的基础上，通过增加电流控制进而实现瞬间电流控制，同时，电流内环控制快速响应的特点降低了网侧电压扰动对变流器的不良影响。上述方法对的优势主要是算法简单，具有明确简单的物理量和物理意义；同时具备较优的静态和动态特性；其主要劣势是在开关频率较低的情况下，电流的动态响应会有所延迟。预测电流控制是基于恒定采样频率对输入电流进行采样，将从该采样获得的电流值与下一个采样周期的电流值进行比较，找到控制电压的最优解，最终获得电流误差的最小值。进而使得第二次采样的电流值以最优特性去跟踪下一时刻的电流。1.2.3三电平PWM整流器中点电压平衡控制由于二极管钳位三电平PWM整流器具有拓扑结构的特点；当负载不平衡时，所用器件工作状态失常时，会产生两个电容器共享的不平衡电压现象，进一步会损坏电源开关器件，最终使得整个系统崩溃。中点平衡问题是三电平PWM变流器控制的热点，也是探究的难点。目前关于单相三电平PWM整流器中点平衡控制的方法并不多，主要措施有以下几种：（1）附加硬件电路ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"TjKEJBeb","properties":{"formattedCitation":"\\super[9]\\nosupersub{}","plainCitation":"[9]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":613,"uris":["/users/9394087/items/DYS6GHCR"],"itemData":{"id":613,"type":"thesis","abstract":"多电平变流器因其具有输出电压谐波含量低、较低的器件电压应力和系统EMI小等优点而备受研究者们青睐,并被应用于高压电机变频调速、高压直流输电、柔性交流输电、可再生能源发电等领域。目前广泛采用的多电平变流器拓扑主要有三种:级联型、二极管中点钳位型和飞跨电容型。但是,现有传统多电平拓扑都存在一定的局限性。随着多电平变流器的应用越来越广泛,如何能进一步简化其结构,减少使用的功率开关器件,降低其体积与成本也越来越受到重视,而且随着功率半导体器件技术的发展,如何充分利用开关速度较快但耐压较低的器件和耐压值较高但开关频率较低的器件各自的优点,使系统结构更加优化也受到广泛关注。然而随着电平数的增多,功率开关器...","genre":"博士","language":"zh-CN","note":"DOI:10.27014/ki.gdnau.2018.000062\n4citations(CNKI)[2022-5-22]","publisher":"东南大学","source":"CNKI","title":"新型混合多电平变流器拓扑、故障诊断与容错控制研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CDFD&dbname=CDFDLAST2020&filename=1019620207.nh&v=","author":[{"family":"徐","given":"帅"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2018"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[9]：在两个支撑电容之间增添斩波电路对电荷充放加以控制，当两侧的电容电压出现不平衡时间，斩波电压会通过转移多余电荷的方式，进行平衡中点电压。但是它的缺点也很明显，就是会增加生产成本和损耗率。（2）采用软件控制ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"SUvzUfGJ","properties":{"formattedCitation":"\\super[10]\\nosupersub{}","plainCitation":"[10]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":615,"uris":["/users/9394087/items/B5GLZSDS"],"itemData":{"id":615,"type":"article-journal","abstract":"通过分析单相电压型三电平中点钳位(NPC)整流器的工作原理、传统单相三电平空间电压矢量调制(SVPWM)和中点电位控制方法的缺点,提出了一种改进的SVPWM算法和中点电位控制方法,并进行了计算机仿真和小功率实验样机试验.理论分析、计算机仿真和试验结果表明:在保证开关频率恒定的情况下,该SVPWM算法开关损耗小,输出PWM脉冲具有对称性,可使交流侧电流的高次谐波分布在2倍开关频率附近,且易于用DSP(数字化处理器)实现;无论负载是否变化,该中点电位控制方法均能有效解决中点电位不平衡的问题,具有较强的抗干扰能力,且易于实现.","container-title":"西南交通大学学报","ISSN":"0258-2724","issue":"3","language":"zh-CN","note":"24citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"347-353","source":"CNKI","title":"单相三电平整流器的SVPWM与中点电位控制方法","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2009&filename=XNJT200903010&v=","volume":"44","author":[{"family":"冯","given":"晓云"},{"family":"宋","given":"文胜"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2009"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[10]：这种方法是采用误差修正的思想，特点是不会增添系统的复杂程度，因此这种方法成为了中点电压平衡方法的主要研究方向。按照其控制思想可以分为三类：脉冲转换法、功率流向法、中点电压精确控制。脉冲转换法ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"56K8GMiV","properties":{"formattedCitation":"\\super[11]\\nosupersub{}","plainCitation":"[11]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":616,"uris":["/users/9394087/items/E4GQM97J"],"itemData":{"id":616,"type":"article-journal","abstract":"指出了在配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)中应用直接电流控制方式能够有效地防止装置过流,从而提高其安全可靠性,降低开关器件所需的容量裕度,提高性能价格比。并针对DSTATCOM广泛应用的三电平三单相桥结构,提出了一整套三电平变流器电流跟踪与直流电压平衡控制方法。仿真和实验结果表明采用该控制方法后,DSTATCOM响应迅速,工作稳定可靠,对负荷冲击具有很好的补偿效果。","container-title":"电力系统自动化","ISSN":"1000-1026","issue":"4","language":"zh-CN","note":"65citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"61-65","source":"CNKI","title":"基于电流跟踪控制的三电平DSTATCOM装置的控制方法","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2007&filename=DLXT200704012&v=","author":[{"family":"谭","given":"甜源"},{"family":"姜","given":"齐荣"},{"family":"李","given":"刚"},{"family":"赖","given":"宇翔"},{"family":"吴","given":"春晖"},{"family":"许","given":"树楷"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2007"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[11]：当中点电位不平衡时，利用冗余工作状态，系统会将此刻的开关脉冲发生转化使其对中点电压进行调节，并达到平衡，调整直流侧两个电容充电或者放电状态使中点电位平衡。选择这种方法可以实现实时动态响应，但在脉冲频繁快速变化时，开关频率会出现不固定或更高的可能，造成较大的开关损耗。功率流向法ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"OtUpbd4g","properties":{"formattedCitation":"\\super[12]\\nosupersub{}","plainCitation":"[12]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":617,"uris":["/users/9394087/items/9DFFKAL6"],"itemData":{"id":617,"type":"article-journal","abstract":"叙述了一种在三点式四象限变流器上实施的新ＰＷＭ方法，该方法是在文献［１］中提出的ＰＷＭ方法基础上改进的，加入了开关器件的死区时间补偿，并采用了最少开关模式。经Ｓａｂｅｒ仿真器仿真，证明新ＰＷＭ方法不仅对中性点直流电压控制连续，而且能较好的减少低次谐波。该方法采用实时计算，计算方法简单，易于微机实现。","container-title":"机车电传动","ISSN":"1000-128X","issue":"2","language":"zh-CN","note":"1citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"7-11","source":"CNKI","title":"用于三点式四象限变流器的新PWM方法","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD9697&filename=JCDC702.001&v=","author":[{"family":"丁","given":"燕"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["1997"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[12]能够根据整流器功率流向，通过两个电容电压之差校正调制信号，动态调整开关周期内小矢量动作的时间，控制中点电压的平衡。该方法具有良好的动态特性和快速响应，但仍存在较弱的中点电压波动，对小矢量出现的顺序要求较高。中点电压精确控制ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"4oC5QCcz","properties":{"formattedCitation":"\\super[13]\\nosupersub{}","plainCitation":"[13]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":619,"uris":["/users/9394087/items/JAR4LSVY"],"itemData":{"id":619,"type":"paper-conference","abstract":"Thispaperexploresthemathematicmodelandcontrolmethodofneutral-pointvoltagebalancingprobleminthree-levelNPCinverter.Acomprehensivemathematicmodelofthree-levelinverterisestablished.Then,basedonthespacevectorPWMstrategy,asimpleneutral-pointvoltagebalancingcontrolmethod,whichdependsonthedirectioninformationdetectionofeachphaselegcurrentandneutral-pointvoltageripple,isproposedinthispaper.Accordingtothedirectioninformation,thecontrolmethodselectsappropriateswitchingstatessequencestodrivethree-levelNPCinverter.Asaresult,theneutral-pointimbalanceisrestrainedinasmallbound,whiletheswitchinglossandthedv/dtofoutputvoltagewillnotincrease.Theexperimentalresultsverifythecorrectnessandfeasibilityoftheproposedcontrolscheme.","container-title":"IEEE36thConferenceonPowerElectronicsSpecialists,2005.","DOI":"10.1109/PESC.2005.1581728","event":"IEEE36thConferenceonPowerElectronicsSpecialists,2005.","event-place":"Aachen,Germany","ISBN":"978-0-780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"family":"付","given":"光杰"},{"family":"贾","given":"雨桐"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2018"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[17](SHPWM)、开关频率最优PWMADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"mXkfTsqY","properties":{"formattedCitation":"\\super[18]\\nosupersub{}","plainCitation":"[18]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":624,"uris":["/users/9394087/items/MPS33MB7"],"itemData":{"id":624,"type":"thesis","abstract":";随着电力电子装置的广泛应用,给电网注入了大量谐波及无功,造成了严重的电网“污染”,因此消除谐波污染并提高功率因数已成为电力电子技术的一个热门研究方向。PWM整流器(VSR)具有功率因数高、电流畸变小、输出电压可调及能量可双向流动等优点,受到了人们广泛的关注。而多电平技术由于可以降低开关管的耐压值、减小器件电压应力、优化输出波形、提高系统功率等级等明显的优势,得到了飞速的发展。本文主要对单相和三相多电平变流器拓扑脉宽调制方法(PWM)及其非线性控制方法进行研究,为其在中高压大功率场合的应用提供研究基础。\n;针对目前单相多电平逆变器大多采用载波调制方法,存在数字实现复杂,且不易...","genre":"博士","language":"zh-CN","note":"24citations(CNKI)[2022-5-22]","publisher":"华南理工大学","source":"CNKI","title":"多电平变换器脉宽调制及其非线性控制方法研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CDFD&dbname=CDFD0911&filename=2010229203.nh&v=","author":[{"family":"张","given":"志"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2010"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[18](SOPWM)、载波级联PWMADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"GMwcG7Cc","properties":{"formattedCitation":"\\super[19]\\nosupersub{}","plainCitation":"[19]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":625,"uris":["/users/9394087/items/SM8F9M2I"],"itemData":{"id":625,"type":"thesis","abstract":"混合箝位多电平逆变器除了具有输出THD值小、器件电压应力低和EMI低等优点,还实现了器件可靠箝位,直流母线电压自平衡等功能。它采用两种及以上的箝位器件混合在一起共同实现箝位功能,拓扑结构和控制更复杂,因而拓扑分析难度增加,系统可靠性下降,三电平以上的拓扑更是如此。论文的工作,就是基于以上几点,对混合箝位多电平逆变器分析和测试方法、载波PWM控制技术及器件的故障诊断等方面进行了研究。首先,论文提出了拓扑分解和开关模态组合的思想,为复杂多电平逆变器新拓扑的分析和构造提供了一条新的思路。论文运用拓扑分解的思想,构造了一个将开关电容电路和悬浮电容四电平逆变器相结合的新拓扑。该拓扑无需设计复杂的冗余开关...","genre":"博士","language":"zh-CN","note":"3citations(CNKI)[2022-5-22]","publisher":"浙江大学","source":"CNKI","title":"混合箝位多电平逆变器分析方法、载波PWM技术及故障诊断的研究","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CDFD&dbname=CDFDLAST2016&filename=1016047561.nh&v=","author":[{"family":"赵","given":"菁"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2012"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[19](亚谐波PWM)和载波移位PWM[19](次谐波PWM)和移相载波PWMADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"X9cQCXaZ","properties":{"formattedCitation":"\\super[20]\\nosupersub{}","plainCitation":"[20]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":627,"uris":["/users/9394087/items/J7P3XIEE"],"itemData":{"id":627,"type":"article-journal","abstract":"近年来,多电平变换器成为高压、大功率电力电子系统应用领域的一个研究热点,而多电平脉宽调制PWM(pulsewidthmodulation)控制方法是多电平变换器研究领域的核心问题之一。首先,阐述了3种载波PWM控制方法,并根据不同的控制指标介绍了各类优化载波PWM控制方法;其次,介绍了传统空间矢量脉宽调制SVPWM(spacevectorpulsewidthmodulation)算法,并根据算法优化及控制指标详细介绍了不同坐标变换下的SVPWM,着重阐述了虚拟SVPWM及在其基础上衍生的各类优化虚拟空间矢量PWM在中点电压平衡控制中的应用;最后,介绍了n电平任意段多电平SVPWM与...","container-title":"电源学报","DOI":"10.13234/j.issn.2095-2805.2021.4.45","ISSN":"2095-2805","issue":"4","language":"zh-CN","note":"1citations(CNKI)[2022-5-22]","page":"45-54","source":"CNKI","title":"多电平变换器PWM控制技术研究现状综述及最新进展","URL":"/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2021&filename=DYXB202104006&v=","volume":"19","author":[{"family":"朱","given":"宏"},{"family":"李","given":"永东"},{"family":"王","given":"奎"},{"family":"Attique","given":"QAMARMuhammad"},{"family":"徐","given":"晓娜"}],"accessed":{"date-parts":[["2022",5,22]]},"issued":{"date-parts":[["2021"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[20](SPWM)。其中，对称性好、算法简单是PWM调制方法的优点。因调制方法使用大量的正弦信号用作调制信号，又将PWM称为SPWM。1.3本文所做工作（1）揭示单相三电平NPCPWM整流器的工作机制，并通过对开关函数进行定义，搭建了对应的数学模型。（2）分析了瞬态直接电流控制的原理和特性，对其进行仿真比较和实验。并在其基础上引入了重复控制思想。在本文本中通过并联重复控制器和比例控制器，使得输入电流的动态性能的大大提升，并减小了稳定后的谐波含量。（3）探究了相关因素对不同开关状态对中点电压的影响，重点阐述了SVPWM调制的算法和原理。上述算法通过修正小矢量的作用时长来实现中点电压的平衡，具有稳定性好，动态特性强，抗干扰能力强和响应速度迅速的特点；同时仿真对比试验验证了这种方法的有效性。

第2章单相三电平PWM整流器工作原理及系统分析2.1PWM整流器的工作原理整流器的目的是将交流电转换到直流电。整流器历经不可控整流、相控整流的发展，直至如今的PWM整流。但相对于PWM整流，之前的整流器有着许多缺点：(1)晶闸管换相对网侧电压产生影响，同时电压波形变化;(2)网侧电流谐波较大，反馈到电网，会减小电能利用率;(3)当系统出现故障时，相控系统的反馈速度较慢，系统进入稳态时间会更久。所以随着电力电子技术的进步，PWM整流器应运而生，相较以往的变换器，PWM整流器能够更好的对电能进行利用，得以广泛应用。为了对其性能进行进一步的分析，以下将会对单相三电平PWM整流器的基本原理进行分析。单相三电平PWM主电路如图2-1所示，简化后的电路图如图2-2所示图2-1单相三电平PWM整流器主电路Sa1~Sa4、Sb1~Sb4功率开关器件IGBTR--交流侧漏阻抗L--交流侧漏感抗us交流侧电压is交流侧电流uab整流器调制电压