【導(dǎo)讀】畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：。中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評閱書。指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)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(shù)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(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：。在將太陽能轉(zhuǎn)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(guān)。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(shù)研究背景。以及目前三電平PWM控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析研究的基礎(chǔ)上，研究了三電平逆變。器的工作原理，詳細(xì)分析了二極管箝位型三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制要求以及三電平。建立了仿真模型進(jìn)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(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換（ 2s/2r 變換） 圖 坐標(biāo)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(zhuǎn)速?1 旋轉(zhuǎn)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(biāo)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(zhuǎn)速 ?1 旋轉(zhuǎn)，分量 im、 it 的長短不變，相當(dāng)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(dāng)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(guān)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(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣 : ??MTSF1?timi中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)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(zhuǎn)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(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)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(shè)各點的坐標(biāo)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(dāng)參考矢量 Vref 在直線 AB 左側(cè)，即 當(dāng) 時，則 θ30 ,n=2 。 θ30,n=1。 (2) 當(dāng)參考矢量 Vref 在直線 AC 上方，即當(dāng) 時， n=5。 （ 3）當(dāng)參考矢量 Vrfe 在直線 BC 右側(cè)，即當(dāng) 時， n=6。 （ 4）當(dāng)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(shè)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(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 S321Sjr e f3jdc1jdc2TTTTTeVTeVTeVT0?????????? ??30 22 （ ） 由上式進(jìn)一步簡化得： Sr e f3dc1dc Tjc osVT3jVTV ??????????? ）（）（ s i ns i n3c os22 （ ） 解上式得，又復(fù)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(dǎo)出其它扇區(qū)的作用時間和第一扇區(qū)相同。 開關(guān)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(guān)狀態(tài)一一對應(yīng)的，短矢量對應(yīng)著 2 種開關(guān)狀態(tài)，而零矢量對應(yīng)著 3 種開關(guān)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(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 因此，在三電平逆變器中，存在著冗余的開關(guān)狀態(tài)，必須采用一定的算法來盡量減少開關(guān)動作次數(shù)，進(jìn)而減少開關(guān)損耗。 減少開關(guān) 損耗的基本原則是每次開關(guān)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(bǔ)開關(guān)的觸發(fā)信號發(fā)生變化；由于短矢量對應(yīng)的開關(guān)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(fù)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(guān)狀態(tài)變化如表 3 表 5 開關(guān)狀態(tài)變化的表 三相橋臂 開關(guān)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(guān)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(yīng)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(yīng)全部開關(guān)狀態(tài)，將基本矢量的作用時間分配給對應(yīng)的矢量狀態(tài)，也就是將開關(guān)器件的導(dǎo)通或關(guān)斷時間分配給對應(yīng)的開關(guān)器件，完成對主電路開關(guān)器件的控制。 綜上所述，可以總結(jié)出各個扇區(qū)空間矢量的作用順序 [8]。 aUbUcU4aT2cT2bT2aT2bT2cT4aT中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)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