基于非对称优化脉宽调制技术的多阶电平控制方法研究

针对大功率逆变器开展基波和特定谐波调幅调相控制的研究，提出非对称优化脉冲宽度调制方法，通过非对称的开关角来提高变量自由度，利用两个自由度同时控制特定谐波的幅值和相位，采用50赫兹的平均开关频率控制级联型多电平电路，能够大幅度降低大功率逆变器的开关损耗和电磁干扰。在目前的脉冲宽度调制方法中，该方法能够以最低的开关频率获得同样效果的基波和谐波的调幅调相控制。针对传统迭代法的不足，采用代数几何中最新发展起来的解多元高次方程组很有效的结式理论，探索该方法的超越方程组完全解，研究特定谐波调幅调相的控制范围；该方法的难点是开关角的实时计算，采用增量逼近法和同伦方法研究有效的实时算法；通过实时数字仿真实验研究其调制效果的有效性；通过电力系统动态物理模拟实验研究该方法关于器件的物理特性对调制效果的敏感性，提高在工程运用中的灵活性。成果是数学模型、谐波调幅调相控制范围、实时求解开关角算法和逆变器实验装置。

针对大功率、低开关频率逆变器开展特定次谐波的调幅调相控制研究，目的是降低大功率逆变器开关损耗和电磁干扰。提出非对称优化脉冲宽度调制技术的多阶电平方法，控制在半波周期内的开关角自由度关于四分之一周期具有非偶对称的特点，来提高一倍开关角变量自由度数，实现利用两个开关角自由度进行特定谐波调幅调相的控制。该方法控制大功率变频器可等效为理想三相同步发电机，能够发出和吸收有功功率以及无功功率，同时兼有对特定谐波的补偿功能。进展为采用代数几何结式理论研究了该方法对特定谐波调幅调相的控制范围；研究利用多输入单输出神经子网构建的反向传播神经网络通过前向映射获得该方法的开关角快速算法；研究了改进的非对称优化脉宽调制方法改善逆变器直流侧电压纹波影响谐波控制的有效性；实验验证了该方法实时计算的可行性及实现特定谐波调幅调相控制的有效性，为提高工程运用的灵活性奠定基础。