基于遗传算法的多电平逆变器SHEPWM技术研究

随着功率器件的发展，多电平逆变器在高压大功率场合中有着越来越广泛的应用。它的优点在于能减小谐波总畸变率，提高功率因数，减少器件的电流应力，同时还能进行模块化设计，对其研究有着重要的意义。 本文以级联H桥型及二极管箝位型多电平逆变器为研究对象，讨论了SHEPWM技术的应用。主要的研究内容及创新点如下： 介绍了三种应用最为广泛的多电平逆变器拓扑结构，分析其工作原理，比较了三者的优缺点，并将级联H桥型及二极管箝位型逆变器作为控制对象进行了后续的SHEPWM技术研究。推导和建立了阶梯波调制的SHEPWM非线性方程组，针对调制比受限的问题，提出了一种统一的多波段模式将调制比拓展到0～1范围。 针对SHEPWM非线性方程组的求解问题，本文创新性的引入了遗传算法。相对于传统数值算法依赖于初值选取的缺点，遗传算法不需要任何初值的给定，并且有很好的搜索性和收敛性。但是遗传算法也存在着早熟和进化速度慢的特点，本文分别对其进行了改进，提出PSGA和MPGA算法。求解过程取得了较好的效果，提高了进化速度和解的精确度。同时讨论了在实际应用中出现的级联H桥逆变器直流侧电压不完全相等情况，指出在偏差较大时要适当的调整角度，从而达到消谐的要求。 对上述算法的计算结果进行处理，绘制了调制比下的开关角度轨迹图，对解的分布及多解性进行了分析讨论。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建电路进行了实验仿真，分析了谐波的分布规律。最后利用实验平台对结果做了实验验证。