基于遗传算法的多电平逆变器SHEPWM技术研究-电气工程专业论文.docx

本文受国家自然科学基金项目资助——“基于 Walsh 函数多电平 逆变器多波段 SHEPWM 控制技术研究” （编号 一 - 一 .. 一一 唱_.电.-- .- - 独创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华 东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢 立思 立思 ‘ 本人签名 i 日期 :TDl豆、 b ，，t 关于论文使用授权的说明 本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即:学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密的论文在解密后遵守此规定，无保密内容。 导师签名 世24 日期以，(、 6.tf . 摘要 摘要 I I 基于遗传算法的多电平逆变器 SHEPWM 技术研究 摘要 随着功率器件的发展，多电平逆变器在高压大功率场合中有着越来越广泛的应用。 它的优点在于能减小谐波总畸变率，提高功率因数，减少器件的电流应力，同时还能进 行模块化设计，对其研究有着重要的意义。 本文以级联 H 桥型及二极管箝位型多电平逆变器为研究对象，讨论了 SHEPWM 技 术的应用。主要的研究内容及创新点如下： 介绍了三种应用最为广泛的多电平逆变器拓扑结构，分析其工作原理，比较了三者 的优缺 点， 并将 级联 H 桥型及 二极 管箝 位型逆 变器 作为 控制 对象 进行 了后 续的 SHEPWM 技术研究。推导和建立了阶梯波调制的 SHEPWM 非线性方程组，针对调制 比受限的问题，提出了一种统一的多波段模式将调制比拓展到 0~1 范围。 针对 SHEPWM 非线性方程组的求解问题，本文创新性的引入了遗传算法。相对于 传统数值算法依赖于初值选取的缺点，遗传算法不需要任何初值的给定，并且有很好的 搜索性和收敛性。但是遗传算法也存在着早熟和进化速度慢的特点，本文分别对其进行 了改进，提出 PSGA 和 MPGA 算法。求解过程取得了较好的效果，提高了进化速度和 解的精确度。同时讨论了在实际应用中出现的级联 H 桥逆变器直流侧电压不完全相等情 况，指出在偏差较大时要适当的调整角度，从而达到消谐的要求。 对上述算法的计算结果进行处理，绘制了调制比下的开关角度轨迹图，对解的分布 及多解性进行了分析讨论。利用 MATLAB/Simulink 仿真软件搭建电路进行了实验仿真， 分析了谐波的分布规律。最后利用实验平台对结果做了实验验证。 关键词：多电平逆变器， SHEPWM 技术，遗传算法，谐波分析 Ab Abstract II II MULTILEVEL INVERTER SHEPWM TECHNIQUE RESEARCH BASED ON GENETIC ALGORITHM ABSTRACT With the development of the power device, multilevel inverter is widely used in the field of high voltage and high power. Its advantage is that can reduce the total harmonic distortion rate, improve the power factor, reduce the device’s current stress and be convenient for modular design. So there is an important significance to research the multilevel inverter. Based on cascaded H bridge and diode clamped multilevel inverter as the research object, this paper discusses the application of SHEPWM technique. The main research contents and innovation points are as follows: The three most widely used of multilevel inverter topology are introduced, their working principle are