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Project No. 3Report for High Power ConversionSystemsProject Title: Cascade multi-level converter and its controlmethodStudent Name:Email Address: @Phone No.Date: 2012.6.15Signature:级联型多电平变换器构成及控制方法初探浙江大学电气工程学院【摘要】本文介绍了级联型多电平变换器的一般构成方法，并对构成原则进行了初步的讨论并提出了新型级联型拓扑结构。
本文又对级联型多电平的控制策略进行了初探。
最后，本文提出一种改进型级联多电平变换器，并对其进行了简要分析。
【关键字】级联多电平控制方法Cascade multi-level converter and its control method( , College of Electrical Engineering , Zhejiang University)Abstract: This article describes the general composition of the cascade multi-level converter, and constitutes the principle of a preliminary discussion. It also proposes a new cascade topology and cascaded multi-level control strategy . Finally, this paper presents an improved cascaded multilevel converter and makes a brief analysis.Key words: cascade, control strategy, multi-level1.多电平变换器多电平变换器技术是一种通过改进变换器自身拓扑结构来实现高压大功率输出的新型变换器，它无需升降压变压器和均压电路。
华中科技大学博士学位论文摘要本文针对高压大功率级联H桥多电平变频器的关键技术，重点研究载波移相脉宽调制优化策略、载波相位计算方法、变频器失电跨越策略以及针对过调制问题的失电跨越优化策略。
级联H桥单元的直流电源参数差异等多种因素都会导致单元直流电压不相等。
在H桥单元直流电压不相等工况下，传统载波移相脉宽调制策略无法消除变频器输出电压的低频边带谐波。
另一方面，大功率变频器的开关频率通常比较低，开关频率与两倍开关频率附近边带谐波的频率也比较低。
在实际应用中，谐波频率越低，对负载的影响越大。
本文应用双重傅立叶法分析电压谐波。
在此基础上，提出根据单元直流电压调整单元载波相位的载波移相脉宽调制优化策略。
根据单元直流电压调整载波相位，必须求解相关的超越方程组。
现有的数学工具难以直接求解本文的超越方程组。
本文根据方程组的特点，优化粒子群算法与人工蜂群算法，搜索载波相位的精确解。
粒子群或人工蜂群等智能搜索算法，需要较多的计算资源，现有的控制器难以承担。
本文提出智能算法离线求解、在线查表与线性插值计算相结合的方法，快速计算载波相位。
在工业生产领域，高压大功率变频器周边大功率设备的起动、故障与负载冲击等多种因素，都有可能导致电网电压大幅跌落甚至失电。
电网电压大幅度跌落，极有可能导致变频器停机，破坏工业生产的连续性，造成经济损失，甚至引发生产事故。
本文设计了高压大功率级联H桥多电平变频器的失电跨越策略。
失电跨越必须首先稳定变频器总直流电压，即所有H桥单元直流电压总和。
其次，必须调节反灌入A、B与C相电路的有功功率，实现A相N个级联H桥单元直流电压之和（U dcA）、B相电路N个级联H桥单元直流电压之和（U dcB）与C相电路N个级联H桥单元直流电压之和（U dcC）基本相等的目的。
本文提出的均压控制策略，利用失电跨越工况变频器输出电流幅值相对稳定的特点，根据U dcA、U dcB、U dcC与电机三相电流相位，生成零序电压，调节反灌入A、B与C相电路的有功功率。
级联型多电平逆变器控制策略的研究引言：随着新能源的快速发展，电网接入型光伏发电逆变器应用越来越广泛，但是传统的单电平逆变器无法满足高电压和大功率输出的需求。
多电平逆变器因其具有更低的谐波失真、更高的输出质量和更高的效率而逐渐得到了广泛应用。
本文主要研究级联型多电平逆变器的控制策略，以提高逆变器的性能和实用性。
一、级联型多电平逆变器的结构及原理级联型多电平逆变器由多个电平串联而成，每个电平由一个H桥逆变器组成。
通过控制每个H桥逆变器的导通时间及模块化级数，可以实现多种输出电压等级。
级联型多电平逆变器的基本原理是将输入直流电压按照一定的方式切割成多个电平，然后对每个电平进行逆变操作，从而生成多电平输出交流电压。
二、级联型多电平逆变器的控制策略1.基于单环节传统控制策略基于单环节传统控制策略的级联型多电平逆变器控制方法较为简单，通过对每个H桥逆变器进行PWM调制来实现多电平输出电压。
这种方法可以满足一定程度的输出要求，但无法充分发挥多电平逆变器的优势。
2.基于多环节传统控制策略基于多环节传统控制策略的级联型多电平逆变器控制方法在单环节传统控制策略的基础上进行了改进。
通过将多个H桥逆变器的输出电压进行级联，在级联的过程中逐步滤除谐波，提高输出波形质量。
3.基于尺度不同的PWM控制策略基于尺度不同的PWM控制策略是当前较为先进的控制方法之一、通过调整每个H桥逆变器的开关频率和占空比，实现尺度不同的PWM控制，从而降低逆变器输出的谐波失真，提高输出波形质量。
4.基于多谐波消除控制策略基于多谐波消除控制策略是近年来的研究热点之一、通过分析级联型多电平逆变器输出的谐波成分，设计合适的控制方法来消除谐波。
这种方法可以有效降低谐波失真，提高输出波形质量。
三、级联型多电平逆变器控制策略的性能评价结论：本文对级联型多电平逆变器的结构和原理进行了简要介绍，并综述了常用的控制策略，包括基于单环节传统控制策略、基于多环节传统控制策略、基于尺度不同的PWM控制策略和基于多谐波消除控制策略。
