1. 研究目的与意义（文献综述）

能源短缺和环境污染是人类当前面临的主要问题。据统计，全球石油储量只够使用30至50年左右，我国剩余的石油、煤炭开采量不足世界的一半。并且，大量的石油和煤炭没有经过深加工就烧掉，不但能量利用率很低，还对环境造成严重污染。近年来，交流调速技术在风机、水泵等领域得到了一定程度的推广和应用，380v以下的变频器已大量使用。但是，在工业应用领域，大功率的传动机械、风机、水泵占主要地位,例如:钢铁工业的高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机等,石油化工生产用的压缩机,电力工业的给水泵、引风机,煤矿的排水泵和排风扇以及城市自来水厂的供水泵,等等。驱动电机都是400~40000kw ,3~10kv的大功率高压交流电动机。这些设备由于调速的手段的缺少，会大量地浪费电能，俗称“电老虎”。因此,开发高压多电平变换器并推广应用，对我国工业降低单产能耗具有重大意义。

在某些应用场合，传统的两电平电压源变换器拓扑，不能满足人们对高压、大功率的要求而且该拓扑往往采用功率开关器件的串并联方式，这就要求所有串并联的开关器件必须同时开通和关断，所有开关器件的开关特性要完全一致。而由于器件匹配的困难使开关器件的利用因数降低，使这种方案非常麻烦甚至很难实现。并且，以现有电力电子器件的工艺水平，其功率处理能力和开关频率之间是矛盾的，往往功率越大，开关频率越低。所以为了实现高频化和低emi的大功率变换，在功率器件的水平没有突破的情况下，有效的手段是从电路拓扑和控制方法上加以改善。在过去的二十多年里，研究者进行了大量的研究和探索，提出了多种高压大功率变换的解决思路和方法，大致可分为5类：功率器件的串并联技术、逆变器并联技术、多重化技术、组合变换器相移spwm技术、多电平变换器技术。

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。由于输出电压电平数的增加，使得输出波形具有好的谐波频谱，每个开关器件所承受的电压应力较小。多电平变换器技术已成为电力电子领域中，以高压大功率变换为研究对象的一个新的研究领域。多电平变换器之所以成为高压大功率变换研究的热点，是因为它具有以下的突出优点:每个功率器件仅承受1/(n-1)的母线电压(n指电平数),所以可以用低耐压的器件实现高压大功率输出，且无需动态均压电路。电平数的增加，改善了输出电压波形，减小了输出电压波形畸变(thd)，可以以较低的开关频率获得和高开关频率下两电平变换器相同的输出电压波形，因而开关损耗小，效率高。由于电平数的增加，在相同的直流母线电压下，与两电平变换器相比，du/dt 开关应力大为减少，在高压大电动机驱动中，有效防止电动机转子绕组绝缘击穿，同时改善了装置的emi特性。无需输出变压器，大大地减小了系统的体积和损耗。

2. 研究的基本内容与方案

本设计要求设计三电平逆变器，控制电路采用dsp实现。采用dsp控制芯片设计输入dc48v，输出三相ac380v，频率50hz的三电平逆变器，设计硬件电路并计算各器件的参数并选型，利用altium designer软件画出电路图，设计软件流程和主要程序。

逆变器是将直流电转换成交流电的电力电子装置，是电力电子设备中的常用的电能转换装置，广泛应用于各种电能转换中。两电平逆变器具有谐波大、功率因数低、功率等级低等缺点。为解决上述问题，可以采用三电平主电路结构的变换电路，并采用pwm控制技术，实现多电平逆变器，提高电能转换效率。本设计要求设计三电平逆变器，控制电路采用dsp实现。主要理论学习内容包括：熟练掌握三电平逆变器的工作原理；熟练掌握dsp的原理、结构和应用；熟悉掌握pwm控制方法原理及基本应用。

本设计的整体框架包括以下几部分：三相逆变主电路、dsp控制电路、驱动电路、电压检测电路、电流检测电路。三相逆变主电路将直流电ac转换为交流电ac，dsp控制电路采用pwm控制方法，通过驱动电路控制逆变主电路的igbt开关管，以此来获得目标输出，电压ac380v，频率50hz。另外，dsp控制电路通过电压、电流检测电路检测输出，保证输出电压恒定。

3. 研究计划与安排

第1周 熟悉题目要求及需要完成的任务，根据任务书对相应的元件、电路（如dsp、三电平逆变电路）进行初步了解，此外撰写并完成开题报告书，按照无错字、别字，格式规范的要求进行；

第2周 按照老师的意见对开题报告进行修改、完善，并进行开题答辩，主要对研究意义、目标、内容、技术路线等进行讲解，另外对英文文献进行翻译，并检查；

第3周 根据选题的主要任务设计基于dsp三电平逆变电路的的主要框架，并按照要求撰写毕业设计论文目录，将题目框架确定下来；

4. 参考文献（12篇以上）

中文参考文献：

[1]李永东，肖曦.大容量多电平变换器.科学出版社，2005

[2]苏文成,金子康.无功功率与电力电子技术.机械工业出版社，1989