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多电平技术由于具有降低开关管耐压值,减小开关管电压应力,改善输出波形质量,提高系统的电压和功率等级等优点,近年来越来越广泛的应用于高压大功率领域。目前,在高压大功率领域中,二极管箝位型三电平变换器是研究最多,应用最广的一种多电平拓扑结构。本文主要对二极管箝位型三电平逆变器的控制系统进行研究,以此拟作为今后进一步研究的基础。
本文首先研究二极管箱位型三电平逆变器的拓扑结构和数学模型。在此基础上,对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法进行了深入细致的研究,详细推导了控制算法井进行了部分改进,达到简化算法的目的。为解决直流侧电容电压的不平衡问题,采用动态重新分配正负开关矢量的作用时间来有效平衡中点电位。理论研究与仿真分析都表明了SVPWM算法及中点电位平衡控制方法的正确性与有效性。
本文进行了三电平逆变器的主电路、开关器件驱动电路、电流电压检测电路和保护电路等的设计。根据三电平逆变器主电路功率开关多,驱动信号不能共地的特点,本文设计一种利用光耦隔离驱动功率开关器件的驱动保护电路,降低电磁干扰,并在过流等异常情况下实时保护功率开关器件。最后以TMS320LF2407DSP为数字控制平台,实现了三电平逆变器的电压空间矢量脉宽调制控制策略。