三相逆变器最小波动不连续脉宽调制技术的研究及其实现

作     者：王旭龙 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄劲

授予年度：2019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：最小波动调制 不连续调制 线性调制 开关损耗 总谐波畸变率 共模电压 

摘      要：三相逆变器的功能是将直流电转换为三相交流电,作为在工业领域中广泛应用的一种电能变换装置,具有非常重要的作用。三相逆变器的实际应用平台包括光伏发电、风力发电、电机调速、直流稳压电源、不间断供电电源、舰船综合电力系统和电磁轨道炮等。因此,研究改善三相逆变器性能的技术,具有较高的理论和工业价值。三相逆变器的重要性能指标主要有直流电压利用率、共模电压、总谐波畸变率和开关损耗等。改善这些性能指标的主要方法是优化设计脉冲宽度调制算法,如空间矢量调制、三次谐波正弦脉宽调制、最大最小平均值调制和不连续脉宽调制等。这些调制技术虽然使逆变器的线性调制指数能够达到理论最大值,但是会给共模电压、开关损耗和电压畸变带来不利影响。本课题提出一种最小波动不连续脉宽调制技术,该调制技术的调制波中注入了最小变化的不连续脉宽调制4型的零序信号。通过理论分析,该技术能够使逆变器具有高直流电压利用率,同时改善逆变器共模电压、电压畸变和开关损耗的性能指标。为了验证该算法的可行性和有效性,本课题搭建了三相逆变器和调制算法的仿真及实际实验平台。关于仿真实现方面,本课题利用Matlab软件的Simulink模块对逆变电路和调制算法进行了仿真。关于实际平台实现方面,本课题设计了逆变器硬件电路和控制软件代码,该逆变器主电路采用了智能功率模块FNB51560T1,而输入逆变器的脉冲宽度调制驱动信号由数字信号处理器TMS320F2812生成。通过仿真和实际平台的实验,研究了在最小波动不连续脉宽调制算法下的逆变器性能,并与常规调制算法的实验结果进行了比较分析。实验结果验证了该调制算法对逆变器综合性能的提升效果:该算法不仅可以提升三相逆变器的直流电压利用率,同时还能降低共模电压三次谐波,总谐波畸变率和开关损耗也较低。