發(fā)布時(shí)間：2017-08-11 02:05

  本文關(guān)鍵詞：基于虛擬矢量控制的NPC三電平逆變器中點(diǎn)電位與損耗研究

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【摘要】：中點(diǎn)箝位型三電平逆變器自1981年被日本學(xué)者提出之后,迅速地應(yīng)用于中高壓、大功率領(lǐng)域。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)兩電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,具有明顯的優(yōu)勢,器件承受的電壓僅為后者的一半,輸出波形得到改善。但三電平逆變器中,功率器件的個(gè)數(shù)要多于兩電平,隨著功率器件的增多,損耗也急劇增加,散熱問題變得不容忽視。同時(shí),中點(diǎn)電位不平衡是NPC三電平逆變器一直存在的問題。本文針對以上兩個(gè)問題進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容如下：1、介紹了NPC三電平逆變器常用的調(diào)制策略的基本原理,如SPWM、 SVPWM等調(diào)制方法的基本原理,重點(diǎn)對SVPWM調(diào)制策略進(jìn)行了研究。2、針對NPC三電平逆變器直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡問題,本文對NPC三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了分析,介紹了空間矢量的分布。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對最近三矢量法(NTV),最近虛擬三矢量法(NTV2)進(jìn)行了討論。3、針對虛擬矢量調(diào)制策略增加了功率器件損耗的問題,分析了損耗的主要來源。本文在虛擬矢量調(diào)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),對中矢量、小矢量進(jìn)行虛擬。對兩對小矢量分配了兩個(gè)不同時(shí)間調(diào)節(jié)因子,同時(shí)引入電壓調(diào)節(jié)系數(shù)。準(zhǔn)確的計(jì)算時(shí)間調(diào)節(jié)因子,更合理地分配矢量的作用時(shí)間,增強(qiáng)對中點(diǎn)電位的控制能力。利用三電平SVPWM策略與三電平SPWM策略的調(diào)制波等效關(guān)系,對損耗等指標(biāo)進(jìn)行了分析。將一個(gè)周期內(nèi)開關(guān)矢量的切換轉(zhuǎn)換為三個(gè)電平狀態(tài)的切換,一定程度上減小了器件的損耗,使系統(tǒng)的工作效率有所提高。4、本文搭建了NPC三電平逆變器的主電路和功率器件的驅(qū)動電路。對SVPWM、NTV2調(diào)制方法進(jìn)行了中點(diǎn)電位的仿真與實(shí)驗(yàn)分析,對NTV以及改進(jìn)的NTV2進(jìn)行了損耗的仿真與實(shí)驗(yàn)分析,仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都驗(yàn)證了方法的可行性與有效性。
【關(guān)鍵詞】：NPC三電平 SVPWM 中點(diǎn)電位 損耗
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外關(guān)于三電平的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 中點(diǎn)電壓平衡控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 功率器件損耗模型研究現(xiàn)狀13
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 中點(diǎn)箝位型三電平逆變器的控制策略15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 正弦脈寬調(diào)制方法15-16
• 2.3 空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)策略16-25
• 2.3.1 最近三矢量法17-20
• 2.3.2 虛擬矢量法20-23
• 2.3.3 SPWM與SVPWM兩者本質(zhì)關(guān)系23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 NPC三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡問題研究26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 NPC三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理26-29
• 3.3 中點(diǎn)電位不平衡的機(jī)理分析29-30
• 3.4 最近三矢量法中點(diǎn)電位控制30-32
• 3.5 基于改進(jìn)虛擬矢量的NPC三電平逆變器中點(diǎn)電位控制32-37
• 3.5.1 虛擬矢量算法33-34
• 3.5.2 改進(jìn)的虛擬矢量算法34-37
• 3.6 占空比的計(jì)算37-39
• 3.7 仿真結(jié)果分析39-41
• 3.8 本章小結(jié)41-42
• 第四章 基于改進(jìn)虛擬矢量的NPC三電平逆變器損耗分析42-56
• 4.1 引言42-43
• 4.2 功率器件工作狀態(tài)分析43-45
• 4.2.1 p狀態(tài)與o狀態(tài)的切換43-44
• 4.2.2 o狀態(tài)與n狀態(tài)的切換44-45
• 4.3 功率器件開關(guān)過程的分析45-48
• 4.3.1 IGBT的開關(guān)過程45-46
• 4.3.2 二極管反向恢復(fù)過程46-48
• 4.4 IGBT模塊的散熱模型48-50
• 4.5 損耗分析50-52
• 4.5.1 開關(guān)損耗的計(jì)算與分析50-51
• 4.5.2 通態(tài)損耗計(jì)算及分析51-52
• 4.6 仿真分析52-55
• 4.7 本章小結(jié)55-56
• 第五章 NPC三電平逆變器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究56-63
• 5.1 引言56
• 5.2 主電路及驅(qū)動電路設(shè)計(jì)56-58
• 5.3 信號采樣調(diào)理電路設(shè)計(jì)58
• 5.4 DSP-FPGA控制電路設(shè)計(jì)58-60
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-63
• 5.5.1 中點(diǎn)電位的實(shí)驗(yàn)波形60-61
• 5.5.2 損耗的實(shí)驗(yàn)波形61-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附圖表69-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72

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本文編號：653688