二极管箝位型多电平逆变器载波PWM控制方法的研究
二极管钳位式多电平逆变器的分析
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图 ４ 五 电平逆 变器单脉 冲控制一 相相关波形 图
图 １ 单相 二极 管钳 位三 电平逆 变器
科技创新导报 Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ａ ｉｎ Ｈ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｉｎ ｖ ｔｏ ｅ ａｄ
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表 ２ 输 出 电压与 开关管的关 系
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图 ２ 二极 管钳 位五 电平逆变器
二极管箝位级联多电平变换器仿真研究
二极管箝位级联多电平变换器仿真研究收藏此信息打印该信息添加：丁凯邹云屏王展吴智超允来源：未知1 引言1981年由日本东芝公司的nabae等人提出的多电平功率变换技术及其思想是近来在高压大功率应用领域研究的一个热点。
其一般思想是利用独立的直流电源或一系列的电容来产生较小的阶梯电压从而最终输出较高电压的交流波形。
由于输出电压有很多个阶梯，从而可以使输出的电压波形具有较小的谐波和较低的dv/dt。
一般说来，电平数越多，其分辨率越高，那么输出电压波形越逼近正弦波。
多电平变换器按其拓扑结构划分可分为:级联型[1]、二极管箝位型[5]和飞跃电容型多电平变换器，在这三种拓扑结构中级联型变换器由于其结构模块化等优点逐渐成为国外在多电平研究领域的一个热点[1-4,6]。
图1所示为一级联型变换器，它由两个两电平的变换器串联而成，其输出电压是合成两个逆变模块输出电压而形成的。
设每个两电平变换器的直流母线电压为e，容易得到[3]图1所示的级联型变换器的输出电压共有五个电平分别为:+2e、+e、0、-e、-2e，通过实时适当地控制变换器中的开关器件来控制这两个逆变模块的输出电压，从而可以控制整个变换器的输出电压使之逼近正弦。
比如可采用优化阶梯波[6]、消谐波pw m[4]等方法进行调制。
一般情况下，假设一个多电平变换器输出电平数为n，开关函数为s，那么单相输出电压可以由下式表示[2]:其中e为最小电压分辨率，s＝0,1,…,n-1。
图1 级联多电平变换器如图1所示的级联型变换器有五电平，即n为5，若s取0、1、2、3、4五个不同的值时，则输出电压vo分别为:-2e、-e、0、+e、+2e共五个电平。
图2为一个二极管箝位多电平变换器，设输入直流母线电压为2e，容易得到[5]输出电压v o有五个电平，由式(1)得:v o＝(s－2)e (2)其中e为最小电压分辨率，s=0,1,2,3,4若当s取0、1、2、3、4五个不同的值时，输出电压v o则分别为:-2e、-e、0、+e、+2e。
二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究
1
引言
在高电压功率变换系统中，如高压交流调速以
及电力系统静止无功发生器、电力有源滤波器以及 新型直流输电等 FACTS 装置，多电平逆变器由于 有许多优点而成为了国内外专家学者的研究热点。 与传统的两电平逆变器相比，多电平逆变器具有以 下特点：①可使用耐压较低功率开关器件输出较高 的电压；②输出电压波形由多个台阶组成，通过提 高电平数目能产生近似正弦的输出电压；③输出电 压 dv /dt 相对较低，降低了器件封装绝缘和负载绝 缘，并且具有较小的电磁干扰。多电平逆变器拓扑 结构目前主要有三种：①飞电容(flying capacitors) 拓扑结构；②级联式 H 桥(cascaded H bridges)拓扑 结构，该结构已成功的用于高压交流调速[1]和静止 无功发生器[2]； ③二极管箝位式(diode clamp)拓扑结 构，这种结构是由 A.Nabae、 H.Akagi 等人于 80 年 代初提出的中性点箝位式逆变器[3]的扩展，由于该 逆变器结构不要求相互独立的直流电源来维持每 个电平电压，不需要变压器而可以与电网直接相 连，因此比级联式具有更广阔的应用领域。
直流侧负端电压为 式中 u a 0 = S a VC S a = 0 ，表示 S′a1 、 S′a 2 、 S′ a 3 、 S′ a 4 或其反并
联二极管同时导通； S a = 1 ，表示 S′a1 、S′a 2 、 S′ a3 同 时导通或 Sa1 导通； Sa = 2 ，表示 S′a1 、 S′a 2 同时导 通或 Sa1 、 Sa 2 同时导通； Sa = 3 ， 表示 S′a1 导通或 Sa1 、 Sa 2 、 Sa 3 同时导通； S a = 4 ，表示 Sa1 、 Sa 2 、 Sa 3 、 Sa 4 或其反并联二极管同时导通。 同理， B、 C 相输出电压对直流侧负端电压为： u b 0 = S b VC ，u c 0 = S cV C ，式中 S b 、Sc=0, 1, 2, 3, 4。 同样，上述关系也适合于 M 电平 DCMLI ，此 时 S a 、 S b 、 S c = 0, 1, 2, Λ , M − 1 。 负载中性点 N 电压为 u N 0 = (u a 0 + u b 0 + u c 0 ) / 3 = (S a + S b + S c )VC / 3 其负载相电压(各相输出电压对中性点 N 之间的电 压)为 u a u a 0 − u N 0 2 S a − S b − S c u = u − u = V C 2 S − S − S (1) N0 b c a b b0 3 u c u c 0 − u N 0 2 S c − S a − S b 根据空间矢量的定义，以 A 相为参考轴的合成 空间电压矢量和合成电流空间矢量为 V s = 2(u a + u b ⋅ e j120° + u c ⋅ e j 240° ) / 3 I s = 2(i a + i b ⋅ e
二极管钳位三电平逆变器的多载波交替相位反向层叠调制_
二极管钳位三电平逆变器的多载波交替相位反向层叠调制1. 引言1.1 概述二极管钳位三电平逆变器是一种常用的功率电子装置，广泛应用于工业控制、通信系统和可再生能源等领域。
它具有简单的结构、高效率和较低的成本，可以实现直流电源到交流电源的转换。
同时，多载波交替相位反向层叠调制是一种常见的调制技术，可以在减少谐波失真的同时提高系统传输效率。
1.2 文章结构本文将首先介绍二极管钳位三电平逆变器的原理和实现方式。
其次，我们将详细讨论钳位技术和三电平逆变器技术，并分析它们对系统性能的影响。
然后，我们将引入多载波调制概念，并重点介绍相位反向层叠调制技术。
最后，我们将研究多载波交替相位反向层叠调制在二极管钳位三电平逆变器中的应用，并进行实验设计和结果分析。
1.3 目的本文旨在深入研究二极管钳位三电平逆变器以及多载波交替相位反向层叠调制技术，并探讨它们在电力转换和传输系统中的应用。
通过实验设计和结果分析，我们将评估这些技术对系统性能的影响，并提出改进措施。
最终，我们希望为相关领域的研究和实际应用提供有价值的参考和指导。
2. 二极管钳位三电平逆变器2.1 原理介绍二极管钳位三电平逆变器是一种用于将直流电压转换成可控交流电压的逆变器。
其原理基于两个主要概念：二极管钳位技术和三电平逆变器原理。
2.2 钳位技术原理钳位技术，即双向开关钳位控制技术，用来限制输出电压的振幅并保持其始终在一个固定的范围内。
它利用了在两个可供选择的输出路径之间切换以控制输出电压的大小。
通过这种方式，可以实现对逆变器输出电压的精确控制。
2.3 三电平逆变器原理三电平逆变器是指在每个周期内将正半周和负半周分成了三个不同的电平，在不同的时间段内改变开关状态以产生所需的交流输出波形。
由于使用了多个开关，该方法具有比传统的双电平逆变器更高的转换效率和更低的谐波畸变。
在二极管钳位三电平逆变器中，采用了经典全桥式拓扑结构，并利用了二极管的导通和截止特性来实现钳位技术。
低调制度下二极管箝位型多电平 逆变器新型PWM控制方法
［收稿日期］ ２００６－１１－１５；修回日期 ２００７－０１－２９［作者简介］ 辛 想（１９８２－），男，山东济宁市人，山东大学控制科学与工程学院研究生低调制度下二极管箝位型多电平逆变器新型PWM 控制方法辛 想１，张庆范１，胡顺全２，李瑞来２（１．山东大学 济南２５００６１；２．山东新风光电子科技发展有限公司 山东 汶上２７２５００）［摘要］ 二极管箝位型多电平逆变器作为一种应用于高压大功率变换场合的变换器，其ＰＷＭ控制技术是研究的核心内容之一。
本文针对已有载波ＰＷＭ方法中低调制度下电平退化的问题，提出了一种新颖的载波ＰＷＭ方法，既便是在低调制度下，所有的电平都能够得到应用。
仿真结果表明，这种方法可以提高二极管箝位型逆变器在低调制度下的器件利用率，使得逆变器在低调制度下工作于较高频率。
［关键词］ 二极管箝位型逆变器；载波ＰＷＭ；低调制度；冗余状态［中图分类号］ ＴＭ４６４ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００９－１７４２（２００７）１０－００９１－０６1 引言自日本长冈科技大学的南波江章于１９８０年在ＩＡＳ年会上提出三电平二极管箝位式结构以来［１］，二极管箝位型逆变器在静止无功补偿，电气传动和电力有源滤波等领域得到了广泛的应用。
二极管箝位型五电平逆变器的电路拓扑结构如图１所示。
图1 二极管箝位型五电平三相逆变器主电路Fig ．1 Three －phase five －level diode －clampedinverter structure多电平逆变器是调速驱动和无功补偿等装置的核心部分，但是对于许多这样的装置，多电平逆变器有时必须工作在低调制度区域，并且如果采用传统的载波ＰＷＭ，逆变器的一些电平就得不到应用。
现有的多电平ＰＷＭ控制技术大都是由传统的两电平的ＰＷＭ控制方法延伸而来［２］，但是它们在低调制度下都会出现电平不能够全部得到应用的问题，也就是电平退化的问题。
作者提出了一种新型的载波ＰＷＭ调制方法，采用这种方法可以解决低调制度下电平退化的问题，同时还可以提高二极管箝位型逆变器在低调制度下的器件利用率。
二极管钳位多电平空间矢量与载波调制策略统一理论研究
ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ Ｐ ＷＭ ） 和 空 间矢 量 脉 宽调 制 法（ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ
定的本质关系 ， 在两 电平或三 电平 中， 对于两种调制算法 的
内在 联 系 已有 许 多 论 述 ，但 对 于 更 高 电平 的 Ｓ ＶＰ ＷＭ 调制
ｔ ｗｏ ． １ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ． １ ｅ ｖ ｅ １ ．ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｗｏ
பைடு நூலகம்
ｈ ｉ 曲． １ ｅ ｖ ｅ ｌ Ｓ ＶＰ ＷＭ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ
ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｎｃ ａ ｙ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ． １ ｅ ｖ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ
第３ ５卷 第 ５期 ２ ０ １ ５年 ３月 ５日
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Ｖｏ １ ． ３５ Ｎ ｏ． ５ Ｍａ ｒ ． ５， ２０１ ５ ￣ ２０ １ ５ Ｃｈ ｉ ｎ． Ｓ ｏｃ ． ｆ ｏｒ Ｅｌ ｅ ｃ ． Ｅｎ ｇ． １ ２ ０３
二极管钳位型和t型 三电平 svpwm调制
文章标题：深度探讨二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制一、前言在现代电力电子技术领域，二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制技术备受关注。
本文将针对这一主题展开深入探讨，帮助读者全面了解其原理、特点以及在实际应用中的意义和价值。
二、二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制的基本原理1. 二极管钳位型SVPWM调制理论二极管钳位型SVPWM调制技术是一种针对中高功率变换器的PWM 控制技术。
其核心原理是通过对逆变器的输出电压进行有效的控制，实现对电机的精准控制。
该技术利用二极管的导通和截止特性，对逆变器输出波形进行修正，从而减小了逆变器开关管的开关损耗，提高了逆变器的效率和性能。
2. T型三电平SVPWM调制理论T型三电平SVPWM调制技术是近年来备受研究和应用的一种高性能PWM调制技术。
其主要原理是将传统的两电平SVPWM调制技术升级为三电平调制技术，通过增加中间电平，实现了电机转矩波形的更加平滑和精准控制。
该技术还可以有效降低逆变器输出谐波，减小电机和电网的电磁干扰。
三、二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制技术的比较与分析1. 二极管钳位型与T型三电平SVPWM调制的异同在对二极管钳位型和T型三电平SVPWM调制技术进行比较时，我们可以发现它们都具有提高逆变器效率和电机控制性能的共同目标。
但二者在输出波形质量、逆变器损耗、电磁干扰抑制等方面存在一些显著差异。
具体来说，二极管钳位型技术在减小逆变器损耗、提高效率方面具有一定优势；而T型三电平SVPWM调制技术在输出波形质量和电磁干扰抑制方面表现更为突出。
2. 选择合适的调制技术的依据与建议在实际应用时，选择合适的调制技术不仅需要考虑技术性能和成本效益，还需要根据具体的电机和逆变器特性进行综合评估。
若是对逆变器效率和损耗有更高要求的应用场景，二极管钳位型SVPWM调制技术可能更为适合；而在对输出波形质量和电磁干扰抑制有更高要求的场景下，T型三电平SVPWM调制技术可能更为合适。
二极管箝位型三电平PWM变流器研究的开题报告
二极管箝位型三电平PWM变流器研究的开题报告1.研究背景与意义随着电力电子技术的不断发展，变流器已经成为电力电子技术中不可或缺的一部分。
PWM变流器因其控制精度高、稳定性好、效率高等优点，已经成为最流行的变流器之一。
但是，PWM变流器在实际应用中存在的问题是，开关器件的切换损失会导致系统的热损失和谐波产生，对系统的稳定性和工作效率造成影响。
为了解决这些问题，现在出现了很多改进的PWM变流器技术，其中三电平PWM变流器技术是一种比较有效的技术。
它采用二极管箝位型结构，可以减少开关损失和谐波，降低系统热损失，提高系统的稳定性和工作效率。
因此，研究三电平PWM变流器的原理和控制方法，具有重要的理论和实际意义。
2.研究内容与方法本文旨在详细研究三电平PWM变流器的原理、控制方法和可行性分析。
具体研究内容如下：（1）三电平PWM变流器的原理及二极管箝位型结构的组成原理。
（2）基于电流控制的三电平PWM变流器控制方法分析，并对其在不同负载条件下的性能进行实验验证。
（3）分析三电平PWM变流器的可行性，比较其与传统PWM变流器在性能上的优劣势。
本文采用理论研究与实验验证相结合的方法，对三电平PWM变流器进行深入探讨。
利用Matlab/Simulink和PSIM软件对电路建模和仿真实验，并通过实验台搭建进行实验验证。
同时，本文还从理论和实际应用的角度探讨了三电平PWM变流器的优缺点和应用前景。
3.预期成果与意义本文预期的成果包括：（1）深入探讨了三电平PWM变流器的原理和控制方法。
（2）结合实验验证，分析了三电平PWM变流器在不同负载条件下的性能表现。
（3）比较分析了三电平PWM变流器与传统PWM变流器在性能上的优劣势。
研究成果对于电力电子研究领域具有一定的意义。
具体意义如下：（1）为电力电子技术发展提供了新的思路和解决方案，提高了电力控制和转换系统的效率和稳定性。
（2）为电力电子自动化和智能化领域提供了理论和技术支撑。
二极管钳位型和t型 三电平 svpwm调制
二极管钳位型和t型三电平 svpwm调制二极管钳位型和 T 型三电平 SVPWM 调制是一种常用的电力电子调制技术，广泛应用于变频调速控制系统中。
它们通过改变电压波形的形状和频率来控制交流电机的转速和运行方式，具有实时性好、输出精度高等优点，适用于各种工作环境和场景。
首先，我们来了解一下二极管钳位型三电平 SVPWM 调制。
它的原理是利用二极管的导通和关断状态改变电压波形，通过调整二极管的导通时间比例来控制输出电压的大小和稳定性。
在这种调制方式下，电压呈现三个不同水平的状态，可以实现更高的功率传输效率，并且降低了谐波失真和电流畸变问题。
接下来，我们介绍一下 T 型三电平 SVPWM 调制。
它通过改变电流波形的形状和频率来控制输出电压的大小和稳定性。
相较于二极管钳位型调制，T 型调制能够进一步提高电压和电流的精度和稳定性，有效降低失真和噪声。
在一些高精度和高要求的工业应用场景下，T 型调制更为常用。
在实际应用中，如何选择合适的调制方式是非常重要的。
首先，需要考虑系统的工作环境和工作性能需求。
对于一些对精度和稳定性要求较高的应用，可以选择 T 型调制，以提高输出电压和电流的精度和稳定性；对于一些对效率和功率传输要求较高的应用，可以选择二极管钳位型调制，以降低能量损耗和谐波失真。
第二，需要根据系统的输出功率和适用电压来选择合适的调制方式。
对于大功率的应用，如高功率变频器、电力电子设备等，可以选择 T 型调制，能够更好地满足系统的输出需求；对于低功率的应用，如家用电器、小型驱动器等，可以选择二极管钳位型调制，以降低成本和复杂度。
最后，我们需要考虑调制方式的控制实现和硬件设计。
根据系统的控制要求和硬件成本等因素，选择适用的控制算法和硬件架构，如使用数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）等来实现调制算法和时序控制。
综上所述，二极管钳位型和 T 型三电平 SVPWM 调制是一种常用的电力电子调制技术。
根据不同的应用需求和工作环境，选择合适的调制方式，可以提高系统的精度和稳定性，降低能量损耗和谐波失真。
低调制度下二极管箝位型多电平逆变器新型PWM控制方法
（） ４
利用 同样 的方法 ， 我们 可以得到 Ｓ２ Ｓ３ Ｓ４在一 ａ ，ａ ，ａ 个载波周期中的导通时间分别为 ：
ｔａ ＝（ ｍ ｓ ｗ ｔＴ 。２ ２ ％ ｉ ） ｏ ｓ ｎ ｔａ ＝（ ｍ。 ｉｗ ｔ ） ｏ 。３ ２ ％ｓ ＋１ Ｔ ｓ ｎ ｔ科＝（ ｍ。 ｓ ｗ ｔ ２ 。 ｓ ２ ％ｉ ＋ ） ｎ （） ５ （） ６ （） ７
的Ｐ ＷＭ控制方法延伸而来 ， Ｊ但是它们在低 调制
度下都 会 出现 电平 不 能够 全 部 得 到 应 用 的 问题 ， 也
就是电平退化的问题。作者提出了一种新型的载波
Ｐ ＷＭ调制方法 ， 采用这种方法可以解决低调制度下 电平退化的问题 ， 同时还可 以提高二极管箝位 型逆 变 器在 低调 制 度下 的器件 利 用率 。
２ 调 制度 与输出电平之 间的关 系
２ １ 消 谐波 Ｐ ． ＷＭ （ Ｈ —Ｐ Ｓ ＷＭ ） 法调 制度 与 输 出 电平之 间 的关 系
当五 电平逆变器工作于低调制度时 ， 输出会 变 成三电平。为了清楚表明不 同调制度范围所对应的
图 １ 二极管 箝位 型五 电平三相逆变 器主电路
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低 调制度下二极管箝 位型多 电平 逆变 器新 型 Ｐ ＷＭ 控 制方法
辛 想 张庆 范 胡顺 全 李瑞 来 ， ， ，
（． １ 山东 大学 济南 ２ ０６ ；． ５ ０ １２ 山东新风光 电子科技发展有限公 司 山东 汶上 ２ ２ ０ ） ７５ ０
（ ）
，
ｍ ｆ＝
对 于一 个 ｎ电平 的 逆 变 器 ， 度 调 制 比 ｍ 幅 和
频率调制比 ｍ 定义如下 ：
Ａ
ｍａ Ｊ ｃ
ｍ
多电平逆变器的控制策略及应用研究
多电平逆变器的控制策略及应用研究1.PWM调制策略：脉宽调制（PWM）是一种常用的多电平逆变器控制策略。
它通过调整开关管的导通时间和断开时间，来实现输出电压的控制。
PWM调制策略将直流电压分成若干个不同大小的电平，通过这些电平的组合可以实现多种不同的输出电压波形。
常用的PWM调制技术有正弦脉宽调制（SPWM）和三角脉宽调制（TPWM）。
2.多电平逆变策略：多电平逆变策略通过增加开关管的个数，将直流电压分成多个不同大小的电平，以实现更高质量的输出电压波形。
多电平逆变策略可以减小电压谐波和纹波电流，提高逆变器输出电压的质量。
常用的多电平逆变策略有三电平逆变策略和五电平逆变策略。
3.谐波消除策略：谐波消除策略主要用于减小逆变器输出电压的谐波含量。
通过控制开关管的导通和断开时间，在电流波形的关键位置添加额外的电平，可以减小逆变器输出电压的谐波含量。
常用的谐波消除策略有多重谐波消除策略和空间矢量调制策略。
1.可再生能源领域：多电平逆变器广泛应用于太阳能发电和风力发电等可再生能源系统中。
通过控制多电平逆变器的输出电压和频率，可以实现可再生能源的接入电网，提高系统的电能利用效率。
2.高压直流输电领域：多电平逆变器可以用于将高压直流电能转换为交流电能，以降低输电线路的损耗和提高输电效率。
通过控制多电平逆变器的输出电压和频率，可以实现多级逆变器的串联，提高系统的输出电压。
总之，多电平逆变器的控制策略和应用研究对于推动可再生能源的发展和提高输电效率具有重要意义。
随着技术的进一步发展和研究的深入，多电平逆变器将更加广泛地应用于电力系统中。
二极管钳位型多电平换流器
二极管钳位型多电平换流器二极管钳位型多电平换流器是一种常用的电力电子装置，可以用于电力系统中的直流输电和交流输电。
它通过将直流电源的电压波形转换为多个电平的脉冲波形，实现对电力的高效转换和控制。
本文将介绍二极管钳位型多电平换流器的原理、特点和应用。
一、原理二极管钳位型多电平换流器的基本原理是利用多个电平的脉冲波形来逼近所需输出电压的波形。
它由多个单元级组成，每个单元级由两个二极管和两个开关管（一正一负）组成。
其中，开关管按照不同的时间序列进行开关，通过调节开关的导通时间，可以实现不同电平的输出。
在换流过程中，当电流为正时，正极开关导通，负极开关断开，此时正极二极管导通，负极二极管截止，将电流导向正极；当电流为负时，正极开关断开，负极开关导通，此时正极二极管截止，负极二极管导通，将电流导向负极。
通过不断重复这一过程，可以将直流电源的电压波形转换为多个电平的脉冲波形。
二、特点1. 多电平输出：二极管钳位型多电平换流器可以通过调节开关的导通时间，实现多个电平的输出。
这样可以逼近所需输出电压的波形，提高电力转换的效率。
2. 高效节能：相比传统的单电平换流器，二极管钳位型多电平换流器可以减少电流的谐波，减小功率损耗，提高系统的效率和稳定性。
3. 控制精度高：由于可以精确控制开关的导通时间，二极管钳位型多电平换流器可以实现对输出电压的精确控制，满足不同电力系统的需求。
4. 可靠性高：二极管钳位型多电平换流器采用模块化设计，每个单元级独立工作，故障发生时可以局部修复，不会影响整个系统的运行。
三、应用二极管钳位型多电平换流器广泛应用于电力系统中的直流输电和交流输电。
在直流输电系统中，它可以将交流电源的电能转换为直流电能，实现高效输电。
在交流输电系统中，它可以将直流电源的电能转换为交流电能，实现电能的分配和调节。
二极管钳位型多电平换流器还可以用于电力系统的稳定控制和无功补偿。
通过调节开关的导通时间，可以实现对电压和无功功率的控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二极管箝位级联多电平变换器控制方法的研究
了结合二种拓扑特 点的二极 管箝位 级联 多电平 变换 器的拓扑 结构 ，详 细讲 述 了谐波 最优化 阶梯 波技
术的基本原理 ， 并且对二极管箝位级联九电平变换器做 出了仿真分析和实验结果。
关键词 ： 二极 管箝 位 ；级联 ； 波 最优 化 阶梯 波技 术 （ＨＳ 谐 Ｏ Ｗ）
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎ ｒ ｌ ｆＤｉ ｄ － ｌｍ ｐ Ｃａ ｃ ｄ ｕ ｔ ｅ ｅ ｎ ｅ ｔｒ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｏ ｅｃ ａ ｓ ａ ｅ Ｍ ｌｉ ｖ ｌＣｏ ｖ ｒ ｅ ｏ ｌ Ｘ ａ— ｅ Ｕ Ｈ ｉｉ， Ｙ ａ ｇｗ ｉ ＹＡ ｎｘ， Ｌ ｈ ｎ —ｕ ｊ Ｕ Ｙ ｎ — ｅ， Ｏ Ｗｅ －ｉ Ｕ Ｚ ｅ ｇｙ
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第 ９卷第 ４期
２０ ０ ６年 ４月 源自鼋 潦 艘 石 圊 Ｐ ０Ｗ Ｅ ＵＰ Ｌ Ｔ ＣＨＮ ＯＧ ＥＳ ＡＮ Ｐ Ｉ ＡＴ Ｏ Ｒ Ｓ Ｐ Ｙ Ｅ ＯＬ Ｉ Ｄ ＡＰ Ｌ Ｃ Ｉ ＮＳ
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中图分类号：Ｍ ６ Ｔ ４
文献标识码： Ａ
文章编号 ： １ — ７３２ ０ ）４ ０ ２ — ４ ０ ９ ２ １ （０６０ — ０ ３ ０ ２
二极管箝位三电平变换器cbpwm脉宽调制策略研究
LI Lu，MA Jiao⁃jiao，ZHANG Xiang⁃long，REN Bu⁃sheng，QUAN Zhang⁃jie （State Grid Weinan Power Supply Company，Weinan 714000，China）
Abstract: With the flexible alternating current transmission systems（FACTS）being identified as one of the three supporting technologies in the new era of transmission systems in the future，the control strategy for converters has made considerable progress. The purpose of this paper is to improve converter performance in diode-clamped three-level converters，Through the relationship between the modulation degree and the offset in the dual- modulation- wave single- carrier pulse- width modulation CBPWM （Carrier-Based PWM）technology，the mathematical relationship between the modulation degree and the offset in the dual- modulation- wave single- carrier pulse- width modulation strategy is obtained. The performance of the converter in different modulation modes is analysed，the interior relation between CBPWM and SVPWM is revealed. It is proposed that upgrade performance of the converter by optimized modulation mode. Key words: tri-lever converter；carrier-Based PWM；modulation mode；pulse width modulation
二极管箝位式五电平变换器直流侧电容电压的控制
二极管箝位式五电平变换器直流侧电容电压的控制
二极管箝位式五电平变换器是一种新型的多电平直流交流变换器，其通过控制输出电容电压的方法实现电压波形的控制，使得其输出电压具有多电平特性。
其中，直流侧电容电压的控制是实现这种多电平输出的关键。
本文旨在介绍二极管箝位式五电平变换器直流侧电容电压的控制方法。
首先，对于二极管箝位式五电平变换器，其直流侧电容电压的控制可以通过调节输出电容电压的值来实现。
在该变换器中，采用了多个箝位二极管来实现输出电压的分段控制，而每个箝位二极管所对应的电容的电压就是输出电容电压的一部分。
因此，通过调节各个箝位二极管的导通时间，就可以实现输出电容电压的控制，从而实现直流侧电容电压的控制。
其次，在实际应用中，为了更加精确地控制直流侧电容电压，通常采用基于反馈控制的方法。
这种方法可以通过将输出电压与参考电压进行比较，并将比较结果反馈给箝位控制电路来实现电容电压的控制。
在该方法中，反馈电路通常采用比
例积分控制器来实现输出电压与参考电压之间的比较，并根据比较结果调节箝位二极管的导通时间来控制电容电压的大小。
最后，需要注意的是，在实际应用中，直流侧电容电压的控制还需要考虑到变换器的输出电流和电容电压之间的关系，以及箝位二极管的导通和关断时间的限制等因素。
因此，需要综合考虑这些因素，采用合适的控制策略来实现直流侧电容电压的精确控制，从而满足不同应用场合的需求。
多电平逆变器载波PWM控制方法的仿真研究
多电平逆变器载波PWM控制方法的仿真研究摘要：讨论了多电平逆变器的载波PWM控制方法，介绍了它们的原理，为了比较它们的控制效果，采用Matlab软件进行了仿真研究，最后根据仿真结果和分析，得出结论，并对今后的研究提出了建议。
关键词：载波PWM；多电平逆变器；仿真1 引言近年来，多电平变换器在高压大功率方面成为研究的热点，主要是因为它可以用低耐压的器件实现高压大功率输出，无需动态均压电路，无需变压器；电平数的增加，改善了输出电压波形。
目前多电平逆变器的拓扑结构有三种：二极管箝位型逆变器（Diode-clamped inverter），飞跨电容型逆变器(Flying-capacitor inverter)和具有独立直流电源的级联型逆变器(Cascaded-inverters with separate DC sources)。
在这三种电路结构中，二极管箝位型应用最为广泛，二极管箝位型五电平逆变器电路拓扑结构如图1所示。
本文主要讨论二极管箝位型多电平逆变器的PWM控制方法。
图1 二极管箝位型五电平逆变器主电路多电平逆变器的PWM控制技术是多电平逆变器研究中一个相当关键的技术，它与多电平逆变器拓扑结构的提出是共生的，因为它不仅决定多电平逆变的实现与否，而且，对多电平逆变器的电压输出波形质量，电路中有源和无源器件的应力，系统损耗的减少与效率的提高都有直接的影响。
到目前为止，人们已经提出了大量的多电平变换器PWM控制方法[1][2]，载波的PWM控制方法和空间电压矢量法（SVPWM），它们都是两电平PWM方法在多电平中的扩展。
SVPWM方法因其高电压利用率，低谐波含量以及硬件电路简单等优点受到了广泛的关注和应用，但当该方法应用于五电平以上的电路时，它的控制算法会变得非常复杂，因此对于五电平以上的多电平电路，采用三角载波PWM的控制方法是一种较为可行的方案。
2 消谐波PWM法（Subharmonics PWM——SHPWM）多电平逆变器基于载波的PWM控制方法是两电平PWM方法在多电平中的扩展，它们的原理都是电路的每相使用一个正弦调制波与几个三角载波进行比较。
二极管箝位式多电平逆变器
电力电子学大作业题目：二极管箝位式多电平逆变器学院：电气与电子工程学院专业：电力电子与电力传动学生姓名：授课教师：2011年6 月7日二极管箝位式多电平逆变器摘要：二极管箝位式多电平逆变器是由箝位二极管和串联的直流电容器实现的多电平交流电压。
本文对三电平和四电平二极管箝位式逆变器进行了研究，并通过Matlab/Simulink得出了仿真结果。
关键词：二极管、箝位、多电平、逆变器二极管箝位式多电平逆变器通过箝位二极管和串联直流电容器产生多电平交流电压。
这种逆变器的拓扑结构通常有三、四和五三种电平。
目前，只有三电平二极管箝位式逆变器在中压大功率传动系统中得到了实际应用，通常称为重点箝位式（NPC）逆变器。
NPC逆变器的主要特征是，输出电压比两电平逆变器具有更小的电压变化率和THD。
更重要的是，这种逆变器无需采用器件串联，就可以应用于一定电压等级的中压传动系统。
本文将对三电平和四电平二极管箝位逆变器进行深入分析和研究，并分别通过同相层叠和相邻反向层叠的移幅调制法得到开关器件的控制信号。
最后得出仿真结果，并进行了相关的分析。
1. 三电平的二极管箝位式逆变器1.1 拓扑结构如图1所示为三电平二极管箝位式逆变器的简化结构。
逆变器的每相桥臂都由带有两个反并联的二极管的四个开关构成。
在实际的系统中，开关器件既可以采用IGBT，也可以采用GCT。
图1 三电平NPC逆变器直流侧两个串联电容的衔接处为逆变器中点Z。
连接到中点的二极管Dz1和Dz2为箝位二极管。
当S2和S3导通时，逆变器输出端A通过其中一个箝位二极管连接到中点。
每个直流电容上的电压E通常为总直流电压Vd的一半。
1.2开关状态对于三电平NPC逆变器，每相桥臂有三种导通情况：上桥臂导通，下桥臂关断，用P表示；下桥臂导通，上桥臂关断，用N表示；中间两个开关管导通，另外两个关断，用O表示。
开关状态为O时，箝位二极管使得A、B、C到Z电压为零。
负载电流的方向将决定哪个二极管导通。
二极管箝位型多电平逆变器电容电压平衡问题研究的开题报告
二极管箝位型多电平逆变器电容电压平衡问题研究的开题报告一、选题背景和意义随着现代电力电子技术的飞速发展，多电平逆变器作为一种优良的电力电子变流装置正逐渐得到广泛应用。
多电平逆变器主要由半桥、全桥等模块组合而成，其中二极管箝位型多电平逆变器是较为常用的一种，在电力电子变流领域有广泛的应用。
然而，其对于电容电压平衡问题的解决仍然是一个研究的热点和难点。
电容电压平衡问题是指在多电平逆变器运行的过程中，由于各级二极管的导通与截止，使得电容的电压出现了不平衡现象，从而导致系统工作不稳定，退出设计工况范围等问题。
因此，对于多电平逆变器中电容电压平衡问题的分析及解决，对于提升系统的稳定性、保障电网的安全运行等具有重要意义。
二、选题目的和内容本课题拟基于二极管箝位型多电平逆变器的电容电压平衡问题，进行深入的研究和探讨，其主要研究内容包括以下几个方面：1.二极管箝位型多电平逆变器的基本结构和工作原理介绍；2.电容电压平衡问题的原因分析与影响；3.针对电容电压平衡问题的解决方案探索与对比分析；4.通过仿真实验验证所提出的电容电压平衡解决方案的可行性和效果。
本课题旨在通过深入的研究和实验，为二极管箝位型多电平逆变器的电容电压平衡问题的解决提供理论支撑和技术支持，为提升系统工作稳定性和保障电网安全运行奠定坚实基础。
三、研究方法和实施方案本课题的研究方法主要包括理论分析和仿真实验两个方面。
具体方法如下：1.理论分析：分析二极管箝位型多电平逆变器电容电压平衡问题的原因和影响，探索解决方案的实现方式和效果。
2.仿真实验：利用PSIM或MATLAB等仿真软件，建立二极管箝位型多电平逆变器电容电压平衡问题的仿真模型，运行各类实验，验证所提出的解决方案的可行性和效果。
实施方案具体如下：1.理论研究阶段：通过文献综述、网上查阅等方式，研究二极管箝位型多电平逆变器电容电压平衡问题的原因、解决方案等相关知识，并对其进行分析和总结。
2.仿真实验阶段：利用PSIM或MATLAB等仿真软件，建立二极管箝位型多电平逆变器电容电压平衡问题的仿真模型，进行各类实验，对所提出的解决方案进行验证和评估。
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二极管箝位型多电平逆变器载波PWM控制方法的研究
多电、载波、调制度
1 引言
自从日本长冈科技大学的南波江章于1980年在IAS年会上提出了三电平二极管箝位式结构以来[1]，二极管箝位式逆变器在高压大功率方面成为研究的热点，主要是因为它具有小的输出波形THD、低的器件电压应力和低的系统EMI等优点[2]。
二极管箝位型五电平逆变器的电路拓扑结构如图1所示，其输出电压及其对应的开关状态如表1所示。
表1 二极管箝位型五电平逆变器输出电压与开关状态之间的关系
“1”表示开关器件导通状态，“0”表示开关器件关断状态
图１二极管箝位型五电平三相逆变器主电路
多电平变换器的PWM控制方法是多电平变换器研究中的一个相当关键的技术。
一般说来，波形质量，开关损耗，直流电压利用率是衡量PWM方法的几个重要指标。
对二极管箝位型逆变器PWM控制方法的研究主要集中在载波PWM方法（SPWM）和空间电压矢量法（SVPWM）。
SVPWM把逆变器和电机看成一个整体来处理，所得模型简单，易于数字化处理，并具有转矩脉动小，噪声低，电压利用率高等优点[3],但当该方法应用于五电平以上的电路时，由于逆变器的空间矢量骤然增多，控制算法会变得非常复杂，因此对于五电平以上二极管箝位型逆变器，采用载波PWM控制方法是一种比较可行的方案。
2 二极管箝位型多电平载波PWM法
2.1 消谐波PWM（SHEPWM）法原理
对于一个n电平的二极管箝位型逆变器，每相采用n-1个具有相同频率fc和相同峰—峰值Ac的三角载波与一个频率为fm，幅值为Am的正弦波相比较，为了使n-1个三角载波所占的区域是连续的，它们在空间上是紧密相连且整个载波集对称分布于零参考的正负两侧，如图2所示。
在正弦波与三角波相交的时刻，如果调制波的幅值大于某个三角波的幅值，则开通相应的开关器件，反之，如果调制波的幅值小于某个三角波的幅值则关断该器件。
对于一个n电平的逆变器，幅度调制比ma和频率调制比mf分别定义为
，。
图2 消谐波PWM原理示意图
SHEPWM法的优点是输出谐波含量低，易于实现，并且可以用于任何电平数的多电平逆变器，可以在整个调制比变化范围内工作，缺点是ma较低，基波电压幅值小。
2.2 开关频率优化PWM方法（SFOPWM）
开关频率优化PWM法是另一种三角载波PWM方法，这种方法与SHPWM法类似，它们的载波要求相同，但SFOPWM的正弦调制波中注入了零序分量，这样可以解决SHEPWM法ma较低，基波电压幅值小的缺点，该方法的原理如图3所示[4]。
对于一个三相系统，这个零序分量是三相正弦波瞬态最大值和最小值的平均值，所以SFOPWM法的调制波是通常的三相正弦波减去零序分量后所得到的波形。
该方法只可用于三相系统，因为注入的零序分量在单相系统中无法相互抵消，从而在单相系统的输出波形中存在三次谐波，而在三相系统中就不存在这种情况。
零序分量和调制波的计算公式如下：
（1）
（2）
（3）
（4）
图3 开关频率优化PWM方法示意图
2.3 二极管箝位型多电平逆变器载波交叠PWM方法
采用SFOPWM方法后,虽然解决了解决SHEPWM法ma较低,基波电压幅值小的缺点,但是无论是SHEPWM法还是SFOPWM法都还无法解决二极管箝位型逆变器在低调制度下发生电平退化的问题。
以五电平二极管箝位型逆变器为例，当ma＞0.5时逆变器能输出最大电平数，为高调制度情况；当ma≤0.5时，逆变器不能输出所有的电平，为低调制度情况，其相电压明显退化为三电平，此时单相桥臂只有四个开关管有开关动作，另外四个会保持开通或者关断。
这种情况下，开关管得不到完全的应用，相应的电平也没有得到充分应用，多电平逆变器就失去了其最大的优势。
多电平逆变器载波交叠式PWM方法
（Carrier-Overlapping PWM，简称为COPWM）利用了多电平逆变器多个载波之间在竖直方向上的偏移量这个自由度，该方法在低调制度下具有良好的谐波特性，在高调制度范围内谐波特性和传统的消谐波PWM 方法基本相同。
对于一个n电平的变换器，每相采用n-1个具有相同频率fc和相同峰—峰值Ac的三角载波与一个频率为fm，幅值为Am的正弦波相比较，（n-1）个三角载波在竖直方向上相互交叠Ac/2，最上部的三角载波的峰点所对应的纵坐标和最下部的三角载波的谷点所对应的纵坐标是关于零参考对称的，如图4所示。
在正弦波与三角波相交的时刻，如果调制波的幅值大于某个三角波的幅值，则开通相应的开关器件，反之，如果调制波的幅值小于某个三角波的幅值则关断该器件。
图4 载波交叠式PWM方法原理图
3 新型的二极管箝位型多电平逆变器载波PWM法
在SFOPWM方法中，向正弦调制波中注入零序分量，解决了SHEPWM法直流电压利用率低的缺点，使调制度达到了1.15，这非常符合人们对高电压调制比的需要[5]。
本文在综合分析二极管箝位型逆变器的不同的PWM调制方法，以及他们在不同调制度下的特性的基础上，将载波交叠式PWM法与开关频率优化PWM法相结合，得到了一种无论是在高调制度还是在低调制度下都有良好性能的新型PWM控制方法，其原理如图5所示，就是在调制波中注入零序分量，载波采用相互交叠的形式，由于注入了零序分量，该方法仍然只适用于三相系统。
图5 新型PWM控制方法原理图
4 仿真结果及分析
为了验证这种新型PWM控制方法的效果,用Matlab进行了仿真研究。
建立了一个二极管箝位型五电平逆变器,母线直流电压采用400V,设定开关频率为1.08kHz,分别采用SHEPWM控制方法和这种新型的PWM 方法对在低调制度下（ma＝0.3）和高调制度（ma＝0.8）进行了仿真分析。
图6和图8是SHEPWM方法在调制度分别为0.3和0.8时相电压和线电压波形的仿真结果；图7和图9是这种新型PWM控制方法在调制度分别为0.3和0.8时相电压和线电压波形的仿真结果。
由仿真结果可知：在低调制度下，SHEPWM方法会产生电平退化现象，而这种新型的PWM方法则由于直流侧各个电平都得到应用，因而具有更好的谐波性能。
在高调制度情况下，这种方法与常规的SHEPWM方法相比，最显著的优点在于在谐波性能基本不变的情况下可以把输出电压的电压调制比提高到1.15,提高了直流电压的利用率。
图6 五电平逆变器SHEPWM方法调制度为0.3时的仿真结果
图7 五电平逆变器新型PWM方法调制度为0.3时的仿真结果
图8 五电平逆变器SHEPWM方法调制度为0.8时的仿真结果
图9 五电平逆变器新型PWM方法调制度为0.8时的仿真结果
5 结束语
二极管箝位型多电平逆变器是近年来高压、大功率领域的一个研究热点，其相应的PWM技术又是研究的核心方向。
本文在分析已有载波PWM控制方法的基础上，提出了一种新型的PWM控制方法，该方法在低调制度下具有良好的谐波特性，同时可以提高调制度，增加直流电压利用率。
由于在三相系统中注入的3的整数倍次谐波可以相互抵消，因此该方法尤其适合高电压调制度的三相功率变换场合。
辛想张庆范
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