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单相有源箝位五电平逆变器死区生成及其直流母线电容电压平衡控制策略研究
单相有源箝位五电平逆变器死区生成及其直流母线电容电压平衡控制策略研究
摘要：
随着电力电子技术的发展，逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。而有源箝位五电平逆变器作为一种新型的逆变器，因其具有较低的谐波失真和较高的电能利用率而备受关注。然而，由于逆变器内部的死区效应及直流母线电容电压的不均衡问题，其性能受到一定的限制。本文针对这一问题展开研究，提出了一种死区生成策略及直流母线电容电压平衡控制策略，以提高有源箝位五电平逆变器的性能。
关键词：有源箝位五电平逆变器，死区生成，直流母线电容电压平衡，控制策略
一、引言
逆变器作为电力电子技术中的重要组成部分，在工业控制、新能源发电以及电动车等领域得到了广泛的应用。而有源箝位五电平逆变器是目前被广泛研究的一种逆变器拓扑结构，其具有较低的谐波失真和较高的电能利用率，逐渐成为研究的热点。然而，该逆变器内部存在死区效应及直流母线电容电压不均衡问题，限制了其性能的进一步提升。
二、有源箝位五电平逆变器的基本原理
有源箝位五电平逆变器由两个二电平全桥逆变器和一个单端箝位电路组成。其基本原理是通过控制不同的开关状态来实现多种输出电平的变换，使得输出电压可以在五个离散的电平之间切换。这样的输出电压性质可以有效减小谐波失真，并提高电能利用率。
三、死区生成策略
由于逆变器内部存在开关元件之间的死区，即一些短时间内无法同时开启或关闭的现象，导致输出电压波形失真。因此，如何合理地生成死区是提高逆变器性能的关键。本文提出了一种基于最小电容电压变化率的死区生成策略。该策略通过对电容电压变化率进行实时监测和调整，控制死区的大小，使得输出电压波形更加平滑。同时，该策略还考虑了直流母线电容电压平衡问题。
四、直流母线电容电压平衡控制策略
直流母线电容电压的不均衡会导致逆变器输出电压的不稳定以及谐波泄漏。本文提出了一种基于分布式控制策略的直流母线电容电压平衡控制方法。该方法通过分析直流母线电容电压不均衡的原因，设计相应的控制策略，实现母线电压的平衡。同时，通过采用自适应控制算法，对直流母线电容电压进行动态调整，以适应电网负荷变化。
五、实验与仿真结果分析
本文通过搭建实验平台以及进行仿真实验证明了所提出的死区生成策略和直流母线电容电压平衡控制策略的有效性。实验结果表明，所提出的策略能够显著减小逆变器输出电压的谐波失真，并同时实现直流母线电容电压的平衡。
六、结论
本文针对有源箝位五电平逆变器内部的死区效应及直流母线电容电压不均衡问题，提出了一种死区生成策略及直流母线电容电压平衡控制策略。实验和仿真结果表明，所提出的策略能够有效改善逆变器的性能，减小谐波失真并实现直流母线电容电压的平衡。这些研究成果对于进一步完善有源箝位五电平逆变器的性能具有重要的意义。
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