【摘要】：二極管箝位型三電平變流器(又稱三電平中點(diǎn)箱位(Neutral Point Clamped,NPC)變流器)應(yīng)用廣泛,然而中點(diǎn)電位不平衡及共模電壓?jiǎn)栴}影響著其工作性能,亟待解決。雙調(diào)制波載波調(diào)制(Double Modulation Wave Carrier-Based Pulse Width Modulation,DMWPWM)策略適用于全調(diào)制度、全功率因數(shù)范圍,且無(wú)直流電容電壓低頻波動(dòng),基于此策略進(jìn)行改進(jìn),分別實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電位平衡閉環(huán)控制及共模電壓抑制。此外,為發(fā)展高頻、高效、高壓大功率的三電平裝置,SiC、GaN等新型半導(dǎo)體器件受到廣泛關(guān)注,但由于其工業(yè)應(yīng)用成本過(guò)高,研究一種適用于混合SiC器件的有源中點(diǎn)箝位(ActiveNeutral-Point-Clamped,ANPC)型三電平變流器調(diào)制策略,在控制成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器裝置體積減小及效率提升。本文基于三電平NPC變流器中點(diǎn)電位平衡、共模電壓抑制,以及ANPC型三電平變流器調(diào)制策略優(yōu)化,從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究:首先,介紹了課題背景意義及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了三電平NPC變流器兩大研究熱點(diǎn):中點(diǎn)電位平衡、共模電壓抑制,以及ANPC型三電平變流器兩種傳統(tǒng)調(diào)制策略;其次,以三電平NPC變流器為研究對(duì)象,針對(duì)中點(diǎn)電位不平衡問(wèn)題,采用DMWPWM策略實(shí)現(xiàn)全調(diào)制度、全功率因數(shù)范圍無(wú)直流電容電壓低頻波動(dòng),但其本質(zhì)為開(kāi)環(huán)控制,難以抑制非調(diào)制因素引起的中點(diǎn)電位不平衡,通過(guò)向DMWPWM策略疊加補(bǔ)償量,實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電位平衡閉環(huán)控制;再次,以三電平NPC變流器為研究對(duì)象,對(duì)比三類DMWPWM策略的直流電壓利用率、器件開(kāi)關(guān)損耗、輸出電壓諧波總畸變率(Total Harmonic Distortion,THD)、輸出電流THD和共模電壓,得到最優(yōu)DMWPWM策略。針對(duì)共模電壓?jiǎn)栴},改進(jìn)最優(yōu)DMWPWM策略,分別實(shí)現(xiàn)共模電壓的降低與消除,對(duì)比兩種共模電壓抑制方法的共模電壓抑制效果和差模電壓THD,得到最優(yōu)共模電壓抑制方法;最后,以ANPC型三電平變流器為研究對(duì)象,在內(nèi)管工作于高頻模式的傳統(tǒng)調(diào)制策略基礎(chǔ)上,通過(guò)改變換流時(shí)開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)序,形成了一種適用于高頻開(kāi)關(guān)管為SiC器件的ANPC型三電平變流器調(diào)制策略,可用于感性負(fù)載及容性負(fù)載。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所采用調(diào)制策略的正確性及有效性,效率測(cè)試結(jié)果證明本方案有效提升了光伏并網(wǎng)逆變器的效率。
【圖文】：

可減小裝置體積和損耗；關(guān)頻率得到和高開(kāi)關(guān)頻率下兩電平變流器相同的有輸出電壓高、功率大、輸出波形 THD 小、電磁低、器件電壓應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn)[6]，如圖 1-1 所示， Direct Current，HVDC）、超導(dǎo)儲(chǔ)能、靜止無(wú)功感應(yīng)加熱、大容量不間斷電源（Uninterruptible P電等場(chǎng)合[7]。伏 （b）風(fēng)電 （c）

[16]，平衡直流側(cè)電容電壓是三電平 NPC 變流器的研究熱點(diǎn)。圖1-3 直流電容電壓波動(dòng)引起負(fù)載電流低頻擾動(dòng)幅值對(duì)比Fig 1-3 The low frequency disturbance of load current caused by DC capacitor voltage fluctuation（2）共模電壓三電平 NPC 變流器在電動(dòng)機(jī)繞組中產(chǎn)生的共模電壓是其應(yīng)用過(guò)程中另一重點(diǎn)問(wèn)題，，該共模電壓的產(chǎn)生會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作及變流器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生如下不良影響[17,18]：1）在靜電耦合的作用下，共模電壓在轉(zhuǎn)子和機(jī)殼間建立起軸電壓，當(dāng)軸電壓超過(guò)軸承潤(rùn)滑劑絕緣能力時(shí)將產(chǎn)生過(guò)大軸承電流，軸承電流會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)；2）共模電壓產(chǎn)生共模漏電流，通過(guò)定子繞組和接地機(jī)殼間的靜電耦合流入地，產(chǎn)生共模電磁干擾[19]，該共模漏電流還會(huì)使漏電流保護(hù)繼電器誤動(dòng)作[20]。因此，為了使三電平 NPC 變流器在應(yīng)用時(shí)具有良好的工作性能，中點(diǎn)電位平衡以及共模電壓抑制是其研究的兩個(gè)重點(diǎn)方向。1.2.2 有源中點(diǎn)箝位型三電平變流器三電平技術(shù)在低壓小功率領(lǐng)域的應(yīng)用已漸趨成熟
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589997