逆变器半周期对称SHEPWM方法的研究

随着电力电子技术的发展,逆变器在各种电力电子装置中得到了广泛的应用。PWM控制方法是逆变器研究中的关键技术,它不仅与逆变器的拓扑结构紧密相连,直接决定了功率变换目标能否实现,而且对输出电压、电流的波形质量,系统开关损耗的降低和系统效率的提高等都有着非常直接和重要的影响,是逆变技术中非常活跃和重要的研究方向。 本文在对几种常用控制方法进行简单介绍的基础上,着重针对逆变器特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法进行了深入的研究。研究比较了逆变器输出相电压波形具有1/4周期对称、1/2周期对称和一个周期内无对称特点这三种情况下SHEPWM非线性方程组的建立方法。重点研究了两电平逆变器输出相电压波形1/2周期对称的情况,提出了“关于正负两个半周期镜对称”和“关于T/2点奇对称”两种不同的1/2周期对称方式,分别建立SHEPWM非线性方程组,并以半周期内20个开关切换角为例,结合多种初值求取方法对方程组进行求解,得到了许多采用传统1/4周期对称SHEPWM方法难以求取的解,更为重要的是从波形对称方案的角度出发,提出了求取更多数值解的方法,最后通过数字仿真和实验验证的方式证实了所求解的正确性和有效性。 针对多电平拓扑的多样性和复杂性,本文提出一种新的扩展第二个半周期PWM波形的1/2周期对称SHEPWM方法,该方法公式简便,PWM波形更加灵活,能够获得大量新的解。更重要的是,新的对称方案使得多电平1/2周期对称SHEPWM问题的解集得以完备,找到所有可能并实用的解成为可能,为实践中的优化选择提供更多的可能性。以五电平逆变器半周期内有20个开关角的1/2周期对称波形为例,对新型对称方式下的SHEPWM非线性方程组进行求解,通过仿真和实验验证了该方法是可行和实用的。