风电与光伏接入电网规模的不断扩大,大大改变了电力系统的结构,其中电力电子功率变流器作为连接可再生能源与电网的纽带,将在未来电网结构中扮演极其重要的角色。对于电力电子变流器,调制技术是保证变流器正常工作的重要技术,同时影响着变流器工作时的诸多性能指标。空间矢量调制和载波调制是目前受关注最多、应用最广的两类调制技术。矢量调制基于矢量平面与矢量合成原理,具有直观、明确且易于系统性能指标的计算的特点,但其实现过程往往较为繁琐。载波调制则是用制定好的调制波与载波进行比较从而直接得到各桥臂开关管的控制信号,实现过程简便,但难以基于矢量分析系统性能。因此,研究基于载波化的空间矢量调制技术,理论分析时采用矢量调制,而实现过程基于载波实现,便可同时具有两类调制策略的优点,是调制技术发展的必然趋势。为此,本文选取了两电平变流器以及Vienna整流器和两台并联型变流器两种极具特色的类三电平拓扑为研究对象,讨论基于载波化电压空间矢量调制技术在其中的应用,并结合各拓扑的特点对相应重要问题与重要指标进行分析与优化。三相电压型两电平变流器是应用最广泛的电力电子变流器拓扑,对其调制技术的研究方法可借鉴与应用到其他拓扑当中。为此,本文将从矢量分析与载波实现两方面对两电平调制技术进行统筹的讨论,探讨矢量调制基于载波实现的统一方法与本质,为其他拓扑的研究奠定理论基础。另一方面,对于高性能的大功率交流传动系统而言,为了充分利用直流母线电压、增大带载能力、提高调速范围,变流器的运行工况可能会超出线性调制范围而进入过调制范围,此时必须研究过调制方法。由于目前的两电平过调制策略执行过程仍较为繁琐,为此,本文提出了一种基于载波的简化空间矢量过调制策略,结合了载波调制与矢量调制的优点,并对全矢量平面内三相调制波表达式进行了统一,避免了扇区划分与各种辅助变量和矢量角度的计算,大大简化了过调制策略的实现过程。Vienna整流器的相电压输出是由开关管状态以及交流相电流极性共同决定的,当相电流与相参考电压的极性相反时,Vienna整流器将无法正常合成参考电压,从而使输出产生畸变。为此,本文先分析了Vienna整流器的工作原理,讨论了空间矢量调制载波化的方法,然后从矢量合成的角度对产生畸变的原因进行了分析,进而提出了一种修正调制策略,抑制了输出畸变,并最终基于载波实现,使得实现过程得以简化。两台直接并联型变流器是一种理想的电流扩容拓扑,由于在直流侧和交流侧均未隔离,因此在运行时存在零序环流。对零序环流加以抑制是直接并联型变流器系统的一项重要课题,而高频零序环流特性由调制策略决定,因此必须通过调制策略来进行优化。为此,本文将对各种零序环流优化矢量调制策略进行统筹地分析,讨论它们载波化的实现方法与本质,并对各种性能指标进行综合评估。另一方面,目前的过调制策略多针对于两电平与三电平拓扑,两台直接并联拓扑的过调制技术尚为缺乏。因此本文提出了一种集成现有调制策略且实现简易的统一过调制策略,保证了过调制区域内输出电压基波分量达到期望值,仅需通过简单的数学运算和逻辑判断便可将现有的各种线性调制策略平滑地扩展到过调制区域,实现了并联变流器的过调制运行。本文对于三种拓扑调制策略的主要工作,或对已有调制策略进行了综合简化与评估,或对许多重要问题提出了有效方案,助力了相应调制技术体系的完善。而且对载波化空间矢量调制的研究方法与思路具有统一性与通用性,可对其他调制技术的研究具有一定的借鉴意义。该论文有图116幅,表41个,参考文献122篇。