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1、HUNAN UNIVERSITY 毕业设计(论文)设计论文题目：多电平逆变器PWM调制策略的设计与实现学生姓名：冯自成学生学号：20081120204专业班级：电气工程及其自动化01班学院名称：电气与信息工程学院指导老师：王辉学院院长：王耀南2012年05月22日多电平逆变器PWM调制策略的设计与实现多电平逆变器PWM调制策略的设计与实现摘要 多电平逆变技术利用输出的多阶电平来逼近正弦波，当电平数增加的时候，输出波形中谐波含量相对减少，选用合理的调制策略也可以明显地减少谐波含量。本文在前人研究成果的基础上，融合自己的创新算法，设计了一个完整的基于60坐标系的空间矢量PWM调制策略，并通过Mat
2、lab中的仿真功能验证了其正确性。空间矢量PWM调制策略是从电机的角度出发，利用矢量合成的原则来尽量逼近电机定子产生的旋转磁场，方便进行实时控制。基于60坐标系的算法简化了基本向量作用时间的计算以及三角形区域的算法，对算法简化具有重要的意义。除此之外，本文提出了如何利用计算机实现开关矢量冗余状态的确定以及开关作用顺序的确定，方便了利用计算机进行实时控制。关键词：多电平逆变器；空间矢量PWM调制；60坐标系；开关矢量；作用顺序Abstract Multi-level inversion technology makes use of the multi-level output to appro
3、ximate the sine wave. When the level number increases, the harmonic content of the output in the output reduces, and a reasonable choice of modulation strategy can significantly reduce the harmonic content. On the basis of the results of previous studies, this paper presents some innovative algorith
4、ms and gives a complete space vector PWM modulation strategy based on the 60 coordinate system . In the end, its correctness has been verified through simulation program in Matlab. Proceeding from the perspective of the motor, the space vector PWM strategy uses vector synthesis principles to make be
5、st approximation of the rotating magnetic field generated by the motor stator, solving the real-time control program. The 60 coordinate system simplifies the calculation of the basic vector duration time as well as the triangle number, doing much good to the simplification of algorithm. In addition,
6、 this paper tells how to use the computer to determine the redundancy state and the switching vector sequence, facilitate the real-time control using the computer.Keywords: multi-level inverter; space vector PWM modulation; 60coordinate system；switching vector；operation sequence目录1 绪论11.1 课题背景以及研究目的
7、11.2 国内外研究现状11.3 设计和研究方法21.4 论文构成以及研究内容223H桥的工作原理4 2.1 三电平中点嵌位式逆变器的基本结构及工作原理54 2.2 3H桥的基本结构及其工作原理53 空间电压矢量PWM控制法1284 基于60坐标系的PWM调制策略11 4.1 坐标变换11 4.2 基本向量的选择12 4.3 向量作用时间的确定14 4.4 输出开关状态的确定15 4.5 三角形标号以及确定方法16 4.5.1 三角形编号16 4.5.2 三角形编号的确定17 4.6 开关向量作用顺序及时间的确定174.7 冗余开关的计算机算法实现195 计算机仿真215.1坐标变换模块215
8、.2 三角形编号模块215.3 三角形分类模块225.4 作用时间模块235.5 驱动模块245.6 总程序仿真255.7 不同频率下的仿真266 结论30致谢32参考文献331 绪论1.1 课题背景以及研究目的20世纪80年代，为了治理电力系统中的污染问题，提高电力系统的稳定性，从而提高其输电质量，美国电力科学研究院提出了柔性交流输电系统。柔性交流输电系统本质是将高压电力电子技术以及现代控制技术应用到电力系统中，增强对电力系统的控制能力，提高原有电力系统的输出能力，治理电力系统的无功与谐波污染，提高电能质量，使电力系统高效、稳定可靠地运行，使用户放心地用电。装设先进的静止无功补偿器、电力有源
9、滤波器与综合潮流控制器等对电力系统的提高改进有非常好的效果。而这些技术都需要应用高压大功率的多电平逆变器。因此可以说高压大功率逆变器是电力系统发展的需要以及发展的必然趋势。在传统工业的改造过程中，大中容量的交流电机变频调速系统由于其节能以及其可以使系统性能大幅提高而得到了迅速而广泛的应用。传统的两电平逆变器由于开关应力大、开关损耗和电磁干扰均很大，因此不适合用于中高压交流调速系统中。如果使用变压器则会增加成本，使系统显得笨重，另外还有可能降低系统的效率以及稳定性。如果通过低压开关器件进行串联叠加来提升电压，则存在着动态和静态不均压问题，因此也不适宜投入实际应用。 因此一种不需要变压器又不需要均
10、压电路的高压大功率多电平逆变器应运而生，自诞生之后便受到了人们的强烈欢迎。我国是一个能源消耗大国，而能源总量则捉襟见肘，更糟糕的是，我国的能源浪费现象十分严重。根据有关部门统计，我国发电量的60%-70%用于驱动电动机做功，而电动机中90%是交流电动机且为直接拖动。因此会造成很大的电能浪费，再考虑到电能从发出到传输到用户的损耗，那么全国电能损耗的数量将是一个令人惊讶的数字。由于负载的工作状况变化较大，因此采用交流电动机调速技术实现变速运行，将会起到很大的节能效果。电机的变频调速技术显然离不开多电平逆变器。因此，也可以说节能的需要促使了多电平逆变技术的发展。 综合以上内容，可以知道多电平逆变技术对于电力系统的发展，高压大功率交流电动机变频调速以及节能方面都有着重要的意义1。 1.2 国内外研究现状1980年日本长岗
