摘要：多电平逆变器因为拥有输出电平数量更多,输出波形所含谐波少，波形更加符合正弦波形规律等特点，被普遍应用于高压、中压和低压电力系统工作场合。由于多电平逆变器的引入会减少很多不必要的能源损耗，因此在高压工作场合更加备受欢迎。多电平逆变器的结构样式也是多元化，控制方法也不尽相同。本次课题就是基于三电平逆变器的研究，构建二极管箝位式逆变器结构，使用空间电压合成矢量的方法加以控制。

首先，本次课题综述了三电平逆变器技术的研究近况和进展。然后对三电平变频器的几个主电路结构和控制方法进行介绍。阐述了矢量控制、坐标变换、空间电压矢量控制方法的基本原理。接着创建了异步电机在旋转坐标系下的数学模型，介绍了转子磁链定向控制方法。对矢量控制系统中的磁链观测方程、SVPWM实现方法、PI调节器等模块进行研究和设计。最后搭建Simulink仿真模型进行实验，通过输出电流和线电压的波形验证了SVPWM能够输出较好的正弦波形，通过转速和转矩的波形验证了三电平逆变器的SVPWM控制方法在异步电机调速系统中的有效性。

关键词：三电平逆变器；二极管箝位式；矢量控制；SVPWM

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1引言-1

1.2传统大功率逆变器-1

1.3三电平逆变器的研究现状和发展趋势-2

1.4课题研究的意义和内容-3

1.4.1课题研究意义-3

1.4.2课题研究内容-3

第二章  三电平逆变器的主电路结构及其控制策略-4

2.1三电平逆变器的主电路结构-4

2.1.1二极管箝位式三电平逆变器-4

2.1.2电容箝位式三电平逆变器-5

2.1.3带分离直流电源的串联式三电平逆变器-6

2.2三电平逆变器的控制策略-7

2.2.1正弦脉宽调制法-7

2.2.2特定谐波消除法-7

2.2.3空间电压矢量控制法-7

2.3本章小结-8

第三章  三电平逆变器矢量控制的研究-9

3.1三电平逆变器的研究-9

3.1.1 三电平逆变器工作原理-9

3.1.2 三电平逆变器的控制原则-10

3.1.3三电平逆变器中点电压问题-10

3.2矢量控制原理-11

3.2.1坐标变换-11

3.2.2异步电机数学模型-12

3.2.3转子磁场定向控制理论-13

3.2.4磁链定向观测法-14

3.3 PI调节原理-15

3.4本章小结-15

第四章  三电平逆变器的SVPWM控制-16

4.1空间电压矢量（SVPWM）控制-16

4.1.1 SVPWM的原理-16

4.1.2 SVPWM空间矢量合成-17

4.2 SVPWM的实现-19

4.2.1参考矢量扇区判断-19

4.2.2区间判断-20

4.2.3基本矢量的时间计算-20

4.2.4开关顺序选择-22

4.3本章小结-23

第五章  三电平逆变器SVPWM仿真实验-24

5.1 Matlab/Simulink仿真平台-24

5.2仿真系统的搭建-24

5.2.1电机相关参数设计-25

5.2.2坐标变换模块-25

5.2.3磁链计算模块-26

5.2.4 PI控制模块-26

5.2.5 SVPWM模块-28

5.3仿真结果与分析-28

5.3.1空载波形及分析-29

5.3.2负载波形及分析-30

5.4本章小结-32

第六章  全文总结与展望-33

6.1全文总结-33

6.2工作展望-33

参考文献-34

致  谢-35