第3章 多电平逆变器的控制策略

s21PAs11s13LaPBPVNBPVCCs22s23BLbs12s14oAPVCCpvNAs24(b)s21PAs11s13LaPBPVNBPVCCs22s23BLbs12s14oAPVCCpvNAs24(c)

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燕山大学里仁学院本科生毕业论文（论文）

s21PAs11s13LaPBPVNBPVCCs22s23BLbs12s14oAPVCCpvNAs24（d）图13 四电平逆变器的四种工作状态

提出的脉冲宽度调制(PWM)技术显示在图13中。在这个图中,在上部,调制(调制信号(MS）和反向调制信号(- MS))和载波(载波信号1(CS1)和载波信号2(CS2))信号进行描述。在图13的下方，期望的输出电压波形和控制策略用图4进行了说明，四种控制模式在图13下方。模式1和模式2分别是通过MS和CS2进行比较（开关矢量的变化是与P/3和N/3有关的）和MS和CS1进行比较（开关矢量的变化是与P/3和P有关的）。同样的，模式3和模式4分别是通过-MS和CS2进行比较（开关矢量的变化是与P/3和N/3有关的）和-MS和CS1进行比较（开关矢量的变化是与N和N/3有关的）。模式1和模式2的不同之处在于逆变器的输出电压信号和电网电流信号之间的不同。

逆变器的开关损耗是由于调制两个IGBT和两个二极管的开关频率与电压VDC/3。传导损失是由于栅极电流流动通过四个开关或者两个开关和两个二极管。有关于损耗的部分可以在表4中看到

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第3章 多电平逆变器的控制策略 表4.损耗细节 模式 1 2 3 4 开关 S11 S14 S21 S24 S12 S13 S21 S24 二极管 压 D13 D12 D22 D23 D11 D14 D22 D23 VPV/3 Igrid FS VPV/3 Igrid FS VPV/3 Igrid FS VPV/3 开关电流 Igrid 开关电率 FS 开关频在表4中FS是开关频率Igrid是开关电流，VPV / 3是每个光伏电池板的电压或输入直流电压总量的三分之一。

3.4 四电平逆变器的SPWM技术

在多电平逆变器的载波调制PWM法中，多电平逆变器的载波频率、幅值、相位、水平方向和竖直方向等多个自由度。通常采用多电平逆变器载波交叠式PWM法（Carrier-Over-lapping PWM，简称COPWM）。

四电平逆变器的驱动信号如图 所示需要四路脉宽控制信号，其中S11和S14，S12和我S13的控制信号相同，S11和S12控制信号反向180°；S21和S24，S23和S22的控制信号也相同，S21和S22页方向180°。这样四路控制信号只需要两路控制信号即可。应用两路交叠的载波，一路调制波即可控制脉冲，如下图14。

3bb0-bVpvVpv/3-Vpv/3-Vpv图14 控制信号与输出波形

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第4章 逆变电路的数学模型及闭环原理

4.1 逆变器的基本要求

1、根据360V（3*120V）的输入直流电压，设计出四电平逆变器的主电路，根据施加的SPWM驱动信号分析主电路工作原理设计主电路参数，进行开环仿真。

2、设计闭环控制系统，保证输出电压稳定输出，开展系统闭环仿真研究，设计调节器参数。

输入电压：360V（3*120V） 电压：220V DC电容器：470uf 线电感器：3mH 开关频率：20kHZ 电网频率：50HZ 光伏电板寄生电容：100nf

4.2 单相逆变器的数学模型

单相全桥式逆变电路模型如下图15所示，PWM控制脉冲式正弦波和三角波比较而得到的。

E/2s11is13fLicCZuci0V0负载VfE/2s12s14图15 单相电压型PWM逆变器的等效电路图

由于开关是不连续状态,分析时我们采用状态空间平均法建立连续的状态平均模型来分析[17]。将电感L用Ls代替,电容C用1/Cs代替,可以推出输出电压VO(s)和a，b两点电压Vi(s)之间的频域传递函数G(s)为:

Vo(s)1G(s)?? 2 (4-1)

Vi(s)LCs?Ls/R?1 24