MOSFET模塊化多電平逆變器調制方法的對比研究.pdf

1、低壓直流電網可以提高供電系統(tǒng)的效率及其可靠性。低壓直流電網的建立能解決國內大城市面臨的供電走廊緊張等窘境。由于交流負載的存在，所以逆變器的性能值得重視。相較于傳統(tǒng)兩電平逆變器，MOSFET模塊化多電平逆變器在電能轉化效率和電壓變化率等方面均有顯著優(yōu)勢。因此，本文針對不同調制策略對模塊化多電平逆變器輸出性能、損耗、電容電壓波動以及橋臂電感等方面的影響進行了對比研究。
　　本文首先詳細介紹了MOSFET模塊化多電平逆變器的拓撲結構及其

2、工作原理，解釋了子模塊拓撲的選擇依據以及采用MOSFET代替IGBT的原因。建立了模塊化多電平逆變器交直流解耦的數學模型。其直流等效電路詳細解釋了模塊化多電平逆變器交流輸出的控制依據。其交流等效電路說明了環(huán)路電流的來源，表明環(huán)流抑制對模塊化多電平逆變器降損的重要性，進一步證明了電容電壓平衡的必要性。深入地從橋臂能量的角度解釋了子模塊電容選取依據，介紹了橋臂電感的選擇依據。
　　其次，本文在深度分析變換器運行機理的基礎上，基于半橋子

3、模塊的拓撲結構，結合傳統(tǒng)電容電壓平衡策略，對比分析六種調制的輸出電壓諧波特性。借助雙重傅里葉分解法以及傳統(tǒng)傅里葉分解法，得到六種調制策略作用下MOSFET模塊化多電平逆變器輸出電壓的傅里葉解析式。并且把解析結果與基于Matlab仿真FFT結果作對比，從而得到六種調制策略的輸出電壓諧波特性。
　　最后，基于傳統(tǒng)電容電壓平衡策略，本文從直流電壓利用率，電容電壓波動，橋臂電感電壓等六個方面，對比六種調制策略對MOSFET模塊化多電平逆變

4、器重要電氣量的影響。其中重點分析了理想工況下MOSFET模塊化多電平逆變器的電容電壓波動以及橋臂電感電壓的基本成分。在N+1型與2N+1型調制策略作用下，深入研究了不平衡電壓與電容電壓波動通過調制函數相互作用的機理。在此基礎上，詳細建立了內部虛擬電動勢以及電容電壓波動的數學模型。以此為基礎，借助仿真模型，對比了不同調制策略對電容電壓、橋臂電感電壓、以及環(huán)路電流三個電氣量基本成分的影響。針對低壓直流電網應用場合，本文最終得到 MOSFET