基于小波调制策略的三电平逆变器研究

作     者：苏振霞 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘洪臣

授予年度：2014年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：多分辨率分析 小波调制 三电平逆变器 谐波 中点电位 

摘      要：二极管箝位式三电平逆变器由于具有开关器件电压应力小、结构简单和控制灵活等特点，被广泛应用于高电压和大功率场合。对于逆变器控制方法而言，核心部分是调制策略，所以对其进行研究具有重要意义。良好的调制策略不仅能有效的改善输出电压特性，而且具有调制算法简单、易实现的特点。 小波变换因具有优良的时频局域能力和多分辨率分析的特点，在通信信号调制领域应用广泛。随着理论的完善，国外学者已成功将小波调制应用于电力电子技术中，并对两电平逆变器的小波调制进行了大量研究。研究表明，小波调制作为一种新的脉冲宽度调制技术，其输出电压基波幅值大、谐波含量低、开关损耗小，并且易于数字化实现。 本文以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象，对小波调制策略下逆变器输出电压波形质量、开关损耗、中点电位平衡等方面进行研究。首先在对小波调制基本工作原理做分析的基础上，对单相两电平H桥逆变器的小波调制进行理论研究。其次，结合单相二极管箝位式三电平逆变器的工作原理，对小波调制策略进行研究，并将研究结果与SPWM调制策略进行比较。同时研究小波调制总采样组数与电压谐波畸变率间的关系，并对逆变器的输出电压进行傅里叶分析，得到基波电压和谐波畸变率的理论值，以验证小波分析的正确性。之后分析三相小波调制的实现原理，对三相三电平逆变器的小波调制进行研究。将研究结果与载波层叠PWM调制策略和空间矢量调制策略进行比较，分析小波调制的优点。同时，研究小波调制策略下的中点电位波形，并采用硬件电路对中点电位平衡进行控制。最后根据小波调制的理论分析和逆变器的仿真研究，通过搭建TMS320F2812DSP的软硬件实验平台实现三电平逆变器的小波调制，得到逆变器的实验波形，验证小波算法的正确性。 研究结果表明，小波调制可实现对三电平逆变器的有效控制。而且小波调制策略下三电平逆变器输出电压质量高、开关频率低、算法简单且易于实现。并且该策略下逆变器中点电压波动幅值小，电压均值接近于零，无明显中点电位偏离。所以，多电平逆变器小波调制的研究具有重要价值。