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由于电力电子技术的飞速发展,各种电力电子设备在电力系统、家庭、交通和工业中应用日益广泛,同时伴随而来的是日益严重的谐波问题。由于传统大功率电力电子装置体积大、性能差,并且对电网有较大谐波污染等因为,其应用受到越来越多的限制。为了满足各国制定的谐波标准以及电力发展需要,多重化整流技术、多电平逆变技术得到了迅速发展,在大功率传动设备中得到越来越广泛的应用,并且取得了良好的效果。多重化整流器可以突破整流器的容量限制,同时可以减小网侧电流谐波,解决整流器的谐波污染问题。本文采用移相多重化整流技术来实现等效48脉波二极管整流器的拓扑结构。首先,介绍了多重化整流技术,并在此基础上分析了多重化整流器的谐波消除原理;理论上等效48脉波整流器网侧的最低次谐波为47次,有效消除了整流电路的输入电流谐波,降低网侧电流的总谐波畸变率,减小了对电网的污染。
本文采用等效48脉波整流器为级联NPC/H桥九电平逆变器提供直流电压;其次,分析了级联NPC/H桥逆变器的工作原理,在对比几种常见PWM调制技术的基础上,研究了PS-CO PWM调制技术。PS-CO PWM调制技术综合了载波移相PWM和载波交叠PWM调制的优点,利用载波移相技术实现对级联逆变器的控制,在基于同相层叠PWM调制方法基础上引入了载波交叠PWM调制方法的思想;它可以优化级联NPC/H桥逆变器的输出波形,特别是在低调制度下明显改善了输出电压的畸变,同时能够保证逆变器在高调制下输出电压的性能。本文通过Matlab/Simulink仿真软件对系统进行仿真,并搭建了相关实验样机。仿真结果表明了本文方案的良好性能,实验结果进一步验证了多脉波整流器的良好谐波消除特性;通过仿真对比验证了PS-CO PWM技术的优越性,在高调制度下保证了输出波形的质量,同时在低调制度下有效提高了输出电压的总谐波畸变率。