本文關(guān)鍵詞：三電平逆變器算法優(yōu)化與中點平衡控制研究

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【摘要】：三電平逆變器作為新的逆變系統(tǒng)現(xiàn)在已越來越廣泛地應用于各種大功率及中高壓傳動系統(tǒng)。目前我國工業(yè)體系正加速改革,低效率及高污染的功率設(shè)備已無法滿足工業(yè)及生活產(chǎn)品的需求,現(xiàn)已向高壓大功率化轉(zhuǎn)變。因此,對高壓大功率變換技術(shù)的研究正逐漸成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的熱點。多電平逆變器由于具有高耐壓、等效開關(guān)頻率高、共模電壓小、輸出波形趨于正弦波等優(yōu)點,目前已廣泛應用于在中高壓交流變頻調(diào)速、城市軌道輕軌、電力系統(tǒng)有源濾波與無功補償、柔性輸配電等工業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)品中。首先,本文論述了多電平逆變器的發(fā)展趨勢,以三電平狀態(tài)輸出為基本結(jié)構(gòu),闡述各類拓撲結(jié)構(gòu)的發(fā)展狀況及研究現(xiàn)狀,討論現(xiàn)階段中壓傳動系統(tǒng)的技術(shù)難點,并給出目前市場上較為通用的逆變器功率開關(guān)管。在此基礎(chǔ)上闡述三電平逆變器基本工作原理,同時建立起二極管箝位式三電平逆變器數(shù)學模型。其次,本文先以傳統(tǒng)的三電平SVPWM算法為基本算法,在此基礎(chǔ)之上同時研究兩電平SVPWM算法,由于三電平算法的高復雜度,選定三二三電平轉(zhuǎn)換策略,并以此算法模型提出一種新開關(guān)序列,新的開關(guān)序列既滿足傳統(tǒng)開關(guān)序列定義所滿足的三個條件,又可降低整個算法復雜度。在MATLAB環(huán)境下對含有新開關(guān)序列三電平算法進行仿真,仿真結(jié)果表明,在采用新開關(guān)序列后,逆變器的輸出線電壓和相電壓波形良好,同時還有較低的諧波畸變率,以此證明新序列對算法具有優(yōu)化性。最后,針對二極管箝位式拓撲結(jié)構(gòu)的固有中點電位波動問題,提出了兩套中點電位控制方案,第一套以改變小矢量作用時間為基礎(chǔ)方案,提出了一種電壓分段的時間補償策略,該策略既可用于SVPWM也可用于SPWM方法,該方法簡單實用,可用于實際生產(chǎn)中。第二套控制策略專用于傳統(tǒng)SVPWM方法,核心是基于變開關(guān)序列的中點控制策略。仿真結(jié)果表明該兩種策略均可有效的進行中點控制,而且都大幅度的降低了中點波動,而且總諧波畸變率大幅降低,對傳統(tǒng)方法有了很大的改進。
【關(guān)鍵詞】：二極管箝位式拓撲結(jié)構(gòu) 三電平逆變器 開關(guān)序列 中點平衡控制 時間補償
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 多電平逆變器介紹及其背景9-10
• 1.2 多電平逆變器的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 多電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)10-12
• 1.2.2 多電平逆變器控制策略12-14
• 1.3 三電平逆變器中點電位控制的研究意義14-15
• 1.4 多電平逆變器的開關(guān)器件15-16
• 1.5 本文主要研究的內(nèi)容16-17
• 第2章 二極管箝位式三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)分析17-23
• 2.1 二極管箝位式三電平逆變器工作原理17-20
• 2.1.1 拓撲結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 換相過程18-20
• 2.2 NPC三電平逆變器數(shù)學模型20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 新序列下三電平逆變器SVPWM算法優(yōu)化23-39
• 3.1 SVPWM算法分析23-25
• 3.2 SVPWM簡要算法實現(xiàn)25-26
• 3.2.1 大扇區(qū)選擇25
• 3.2.2 大扇區(qū)的判斷25-26
• 3.3 基于改進開關(guān)序列的設(shè)計26-31
• 3.3.1 參考電壓矢量的修正26-28
• 3.3.2 新開關(guān)序列的確定28-31
• 3.4 三電平狀態(tài)下的開關(guān)序列31-32
• 3.5 系統(tǒng)仿真與結(jié)果分析32-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第4章 三電平逆變器中點電位平衡控制39-57
• 4.1 中點電位波動分析39-41
• 4.1.1 中點電位波動分析39-41
• 4.1.2 硬件因素分析41
• 4.2 基于時間補償?shù)娜娖侥孀兤髦悬c電位平衡控制41-47
• 4.2.1 傳統(tǒng)中點電位控制方法分析41-42
• 4.2.2 基于時間補償?shù)闹悬c電位控制方法分析42-43
• 4.2.3 中點電壓控制方案43-44
• 4.2.4 時間補償策略44-47
• 4.3 變開關(guān)序列下三電平逆變器中點電位平衡控制47-51
• 4.3.1 變開關(guān)序列基本準則47
• 4.3.2 變開關(guān)序列設(shè)計準則47-51
• 4.4 仿真及其結(jié)果分析51-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 結(jié)論57-59
• 參考文獻59-62
• 在學研究成果62-63
• 致謝63

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本文編號：1003408