【導讀】畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：。中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文指導教師評閱書。指導教師評語（①基礎理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)。容的理論依據(jù)和技術方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評。價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：。答辯委員會主任簽字：。學院領導小組綜合評定成績：。在將太陽能轉化為電能時，三電平逆變器更適合大容量，高電壓變頻場合，具有開關。本文首先闡述了國內(nèi)的光伏發(fā)電的現(xiàn)狀，在對三電平逆變器PWM控制技術研究背景。以及目前三電平PWM控制技術的研究現(xiàn)狀進行了分析研究的基礎上，研究了三電平逆變。器的工作原理，詳細分析了二極管箝位型三電平逆變器的拓撲結構和控制要求以及三電平。建立了仿真模型進行分析，在三電平逆變器并網(wǎng)控制方式上，采用電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)雙

　　

【正文】 1101UUUCBA0???????????????????????????????????????00 （ ） 坐標系和兩相旋轉坐標系的變換（ 2s/2r 變換） 圖 坐標變換 如圖 36 所示 , 兩相交流電流 i?、 i? 和兩個直流電流 im、 it產(chǎn)生同樣的以同步轉速?1 旋轉的合成磁動勢 Fs 。由于各繞組匝數(shù)都相等，可以消去磁動勢中的匝數(shù)，直接用電流表示，例如 Fs 可以直接標成 is ,這里的電流都是空間矢量，而不是時間相量。 M， T 軸和矢量 Fs（ is） 都以轉速 ?1 旋轉，分量 im、 it 的長短不變，相當于 M， T 繞組的直流磁動勢。 但 ?、 ? 軸是靜止的， ? 軸與 M 軸的夾角 ? 隨時間而變化，因此 is 在 ?、 ? 軸上的分量的長短也隨時間變化，相當于繞組交流磁動勢的瞬時值。由圖可見， i?、 i? 和 im、 it之間存在下列關系 : ???? sinco s tmα iii ???? co ssin tmβ iii （ ） 寫成矩陣形式為： ??????????????????? ?? ?????????? tmsrtmβα iiCiiii 2/2c oss i n s i nc os （ ） 則式為兩相靜止坐標系變換到兩相旋轉坐標系的變換矩陣 : ??MTSF1?timi中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 ?????? ?? ???? c oss in s inc os2/2 srC 所以： ???????????? ????????qdUUUU ?? ???? c oss in s inc os （ ） 參考矢量的合成 由式（ 37）可將參考矢量 Vref 定義為： )2(32πjc32πjbar e f)c o s( s i n)(32tjmmeUjVVtjtUeUeUUV??????????????? （ ） 三電平空間電壓矢量圖中，參考矢量 Vref 是以角速度 ω 旋轉的一個圓形軌跡。對于任一個 Vref，只需知道 Vref的幅值和相角，就能判斷出 Vref處于哪個區(qū)域，然后選擇最近三矢量替代與合成，所謂的最近三矢量，即 Vref 所在小三角形區(qū)域三個頂點代表的矢量。對于參考電壓矢量 Vref，也可以看作 是由 α， β軸分量 Vα、 Vβ合成得到的，如圖 36 所示。 圖 Vα、 Vβ合成 Vref 參考矢量所在 區(qū)域 的判斷 因為 我們將三電平空間矢量圖以 60 度為單位分成 6 個扇區(qū)，所以可以根據(jù)參考電壓矢量的角度來判斷該矢量在那個扇區(qū)， 具體的如下表 : 表 3：參考矢量大扇區(qū)判斷 參考矢量角度 θ 的范圍 參考矢量所在扇區(qū) 0θ= 60 1 60θ= 120 2 120θ= 180 3 ?refV???中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 180θ=240 4 240θ=300 5 300θ= 360 6 區(qū)域 判斷 為了提高算法的控制精度，我們將每個大扇區(qū)又分為 6 個小 區(qū)域 ，如圖所示。本文以第一扇區(qū)為例 利用幾何知識， 說明 小區(qū)域的判斷規(guī)則， 設各點的坐標分別為： 圖 參考矢量小區(qū)域的判斷 判斷規(guī)則如下 [8]： （ 1）當參考矢量 Vref 在直線 AB 左側，即 當 時，則 θ30 ,n=2 。 θ30,n=1。 (2) 當參考矢量 Vref 在直線 AC 上方，即當 時， n=5。 （ 3）當參考矢量 Vrfe 在直線 BC 右側，即當 時， n=6。 （ 4）當以上條件都不滿足時，則 θ30 ,n=4。 θ30,n=3。 其中 n 為小區(qū)域號，其它幾個扇區(qū)中小區(qū)域判斷方法和第一扇區(qū)的方法一樣。 判斷出 Vref處于哪個區(qū)域，然后選擇最近三矢量和 Vref 代入伏秒平衡方程 T1V1+T2V2+T3V3=TSVref T1+T2+T3=TS 即可計算出各矢量的作用時間。本文以區(qū)域 1 為例，具體的計算過程如下： 設三電平基本空間矢 量中小矢量的幅值為 ，中矢量的幅值為 ， 大矢量的幅值為 ，因為參考矢量在區(qū)域 1 內(nèi)，選用基本 V0,V1,V2 合成 。 由 ?? ??? jr e fr e fjdc2jdc1 eVV,eVVeVV 30 2,2 （ ） 將其代入伏秒平衡方程得： 0233 ??? dcVVV ??dcVV 43??0233 ??? dcVVV ??dcV21 dcV23dcV,0)E(),23,2D(),43,43C(,0),2B(),43,4A( dcdc dcdcdcdcdcdc VVVVVVVV??1234560V1V 7V8V9V2V中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 S321Sjr e f3jdc1jdc2TTTTTeVTeVTeVT0?????????? ??30 22 （ ） 由上式進一步簡化得： Sr e f3dc1dc Tjc osVT3jVTV ??????????? ）（）（ s i ns i n3c os22 （ ） 解上式得，又復數(shù)方程，實部和虛部分別相等得： ???????????insTVV2Tc o sTVV2T1TSdcre f3Sdcre f31232 （ ） 令 K 為調(diào)制系數(shù)，且 ，聯(lián)立上式得： ????????????s i n2)60(2)60s i n (233121sSsssKTTs i nKTTTTTTKTT?? 同理我們可以求出在其它三角形中和矢量的作用時間，如下表 4： 表 4：小區(qū)域各矢量作用時間表 三角形 2 三角形 4 三角形 5 三角形 6 同理，在計算其他五個區(qū)間的 Tx， Ty， Tz 時，只要將表中的 ? 值分別用 ?60?? 、 ?120?? 、?180?? 、 ?240?? 、 ?300?? 來代替即可，可以推導出其它扇區(qū)的作用時間和第一扇區(qū)相同。 開關優(yōu)化選擇 從三電平逆變器 SVPWM 的空間矢量圖可以得知， 19 個基本矢量中只有長矢量和中矢量是和開關狀態(tài)一一對應的，短矢量對應著 2 種開關狀態(tài)，而零矢量對應著 3 種開關狀態(tài)。dcV3K refV????s in2)60(s in2)60s in (2321sSssKTTKTTTKTT????????)60s in (2)60(s in2)s in (2321?????????????sssSsSKTTTTKTTKTTT)60(s in22)60s in (2s in2321????????????SssssKTTTKTTTKTTs321)60s in (2s in2)60(s in22TKTTKTTKTTTssSs????????????中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁 因此，在三電平逆變器中，存在著冗余的開關狀態(tài)，必須采用一定的算法來盡量減少開關動作次數(shù)，進而減少開關損耗。 減少開關 損耗的基本原則是每次開關狀態(tài)的變化，只能引起一相電壓的變化，并且避免高電平和低電平的直接過渡；每次只有兩個互補開關的觸發(fā)信號發(fā)生變化；由于短矢量對應的開關狀態(tài)出現(xiàn)次數(shù)較多，因此選用短矢量作為采樣周期的起始矢量。例如，如果參考矢量在第一扇區(qū)的區(qū)域 1 中， 如果選用負短矢量為采樣周期的起始矢量，則 輸出矢量的作用次序共有 4 種 ： （ 1） ONN— OON— OOO— POO— OOO— OON— ONN （ 2） ONN— OON— PPP— POO— PPP— OON— ONN （ 3） ONN— PPO— PPP— POO— PPP— PPO— ONN （ 4） ONN— PPO— OOO— POO— OOO— OON— ONN 以上 4 種情況，每相開關狀態(tài)變化如表 3 表 5 開關狀態(tài)變化的表 三相橋臂 開關狀態(tài)變化次數(shù) 1 2 3 4 A 2 2 2 4 B 2 6 4 3 C 2 4 6 2 從上表可以看出，第一種情況開關狀態(tài)的變化最少，為最佳選擇，采用中心對稱的七段式 SVPWM 波形將基本矢量的作用時間分配給對應的矢量狀態(tài)。將基本矢量的作用時間分配具體的時序 圖如下 ： 圖 基本矢量的作用時間分配 具體的時序 圖 三相矢量狀態(tài)對應全部開關狀態(tài)，將基本矢量的作用時間分配給對應的矢量狀態(tài)，也就是將開關器件的導通或關斷時間分配給對應的開關器件，完成對主電路開關器件的控制。 綜上所述，可以總結出各個扇區(qū)空間矢量的作用順序 [8]。 aUbUcU4aT2cT2bT2aT2bT2cT4aT中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 表 6： 第一扇區(qū) 矢量作用次序分配表 n=1 S ONN OON OOO POO OOO OON ONN T T3/4 T2/2 T1/2 T3/2 T1/2 T2/2 T3/4 n=2 S OON OOO POO PPO POO OOO OON T T1/4 T3/2 T2/2 T1/2 T2/2 T3/2 T1/4 n=3 S ONN OON PON POO PON OON ONN T T3/4 T2/2 T1/2 T3/2 T1/2 T2/2 T3/4 n=4 S OON PON POO PPO POO PON ONN T T1/4 T3/2 T2/2 T1/2 T2/2 T3/2 T1/4 n=5 S ONN PNN PON POO PON PNN ONN T T3/4 T2/2 T1/2 T3/2 T1/2 T2/2 T3/4 n=6 S OON PON PPN PPO PPN PON ONN T T1/4 T3/2 T2/2 T1/2 T2/2 T3/2 T1/4 表 7： 第 二 扇區(qū) 矢量作用次序分配表 n=1 S OON OOO OPO PPO OPO OOO