基于Walsh函数多电平多波段SHEPWM技术研究-电力电子与电力传动专业论文.docxVIP

本文受国家自然科学基金项目资助 ——基于 Walsh 函数多电平逆变器多波段 SHEPWM 控制技术研究资助 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华 东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 本人签名___ 日期 关于论文使用授权的说明 本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定，本论文必威体育官网网址期 X 年。 本人签名___ 导师签名_ _日期_ _ 基于 Walsh 函数多电平多波段 SHEPWM 技术研究 摘要 多电平变流器以其特有的优点在高压大功率的变流器中得到了越来越广泛的应用。 它不但可以减小 dv/dt 和波形的谐波总畸变率 THD，减少器件的电压电流应力，具有很 高的功率因数，而且还可以对其进行模块化设计，降低了生产成本，对其进行研究有着 重要的意义。 本文以级联多电平逆变器为研究对象，主要研究内容及创新点如下： 介绍了 H 桥级联型和二极管箝位型逆变器的拓扑结构和工作原理，比较了几种拓扑结构 的优缺点，深入分析了这种拓扑结构所具有的优势。并以 H 桥级联型多电平拓扑为控制 对象进行特定谐波技术的研究；分析介绍了阶梯波调制 SHEPWM 方法的原理和非线性 方程组的建立，针对传统梯形波调制中存在的调制比受限问题，参考前人的方法，提出 了一种统一的多波段 SHEPWM 模式，解决了非线性方程组在低调制比下无解的问题， 将调制比拓展到 0~1 范围内。 SHEPWM 技术的关键在于非线性方程组的求解，传统的求解方法一般采用牛顿迭 代法，取得一定的效果但是也有其缺陷。本文对牛顿迭代法进行了改进，并与同伦算法 的计算结果进行比较分析；传统的 1/4 周期对称模式限制了可行解的选择性，本文针对 半周期对称模式建立了 SHEPWM 方程组，通过与 1/4 周期对称模式的比较，得出开关 解轨迹，通过仿真实验验证了解的正确性；针对传统迭代法对初值选择依赖性强的缺点， 本文提出了一种 Walsh 函数法，通过对 Walsh 进行构建，对非线性方程组进行了求解， 取得了较好的效果，为非线性方程组的在线计算奠定了基础。 对上述算法得出的计算结果，绘制出各调制比下的开关角度轨迹图，对解的分布进 行了分析讨论。利用 MATLAB/Simulink 软件搭建 H 桥级联型逆变器电路进行仿真研究， 分析了谐波含量的分布规律。最后通过对实验电路的搭建及 DSP 电路的控制对计算结 果进行了实验验证。 关键词：级联多电平逆变器，梯形波 SHEPWM 调制，同伦算法，Walsh 函数 I Multilevel multiband SHEPWM technique research based on Walsh function ABSTRACT Multilevel converters, with excellent performance, are widely used in high voltage and high power application field. Not only can they reduce the value of dv/dt and THD, diminish voltage or current stress of the switches, and operate with high power factor, but design with modular styles, and reduce the manufacture costs. The research for it has important significance. This thesis mainly investigates the cascade multilevel inverter (CMI), and the main content and innovation include: This paper introduces the topology structure and working principle of the cascaded H bridge type and diode clamping type inverters, compares the ad