發(fā)布時(shí)間：2020-04-27 10:50

【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,多電平逆變器逐漸發(fā)展成為實(shí)現(xiàn)中高壓大容量功率變換的首要選擇。在多電平逆變器多樣化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,二極管箝位型(NPC)三電平逆變器因其器件耐壓要求低、等效開關(guān)頻率高、輸出波形好等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但NPC三電平逆變器自身存在中點(diǎn)電位不平衡的問題,會(huì)帶來輸出電壓波形失真嚴(yán)重、開關(guān)器件壽命縮短等不良影響。本文以NPC型三電平逆變器為研究對(duì)象,采用空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)方法作為NPC三電平逆變器的控制方法,進(jìn)行理論分析和仿真研究。首先本文介紹了常見的多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各自的優(yōu)缺點(diǎn),闡述了 NPC三電平逆變器的工作原理及特點(diǎn);其次,分析了 SVPWM算法的原理,針對(duì)傳統(tǒng)SVPWM算法中存在的扇區(qū)判斷與矢量作用時(shí)間計(jì)算量大的缺陷,本文采用60°坐標(biāo)系下的SVPWM算法,可有效減少三角函數(shù)計(jì)算,提高系統(tǒng)運(yùn)算速度;然后,針對(duì)中點(diǎn)電位不平衡的原因及不良影響做了詳盡分析,并分別介紹一種硬件和兩種軟件控制方法。硬件控制方法是通過改變?nèi)娖侥孀兤麟娐方Y(jié)構(gòu)達(dá)到抑制中點(diǎn)電壓波動(dòng)的目的。軟件控制方法中的一種是通過合理分配正負(fù)小矢量作用時(shí)間起到控制中點(diǎn)電位平衡的作用;另一種是利用中小矢量構(gòu)建虛擬空間矢量,使中小矢量都參與對(duì)中點(diǎn)電壓的控制,以取得更好的控制效果。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境中,對(duì)三電平逆變器SVPWM調(diào)制方法與中點(diǎn)電位平衡的控制方法建立仿真模型,在不同仿真條件下得到逆變器輸出電壓波形和中點(diǎn)電壓波形。并采用TMS320F28335型DSP為控制核心搭建三電平逆變器控制系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過仿真與硬件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文采用的控制方法的正確性與有效性。
【圖文】：

２．２邋ＮＰＣ三電平逆變器的工作原理逡逑２．２．１邋ＮＰＣ三電平逆變器運(yùn)行狀態(tài)的分析逡逑ＮＰＣ三電平逆變器的主電路結(jié)構(gòu)如圖２．１所示，主電路中的開關(guān)器件選用逡逑ＩＧＢＴ。由圖２．１可知，ＮＰＣ三電平逆變器的主電路由三相橋臂并聯(lián)而成，每相逡逑橋臂的４個(gè)ＩＧＢＴ分別反向并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。直流母線側(cè)的電容Ｃ，、（：２可逡逑以為每相橋臂提供直流電壓，兩個(gè)電容的中點(diǎn)通過兩個(gè)箝位二極管與每相橋臂逡逑相連接�。�。箝位二極管既可以將每個(gè)ＩＧＢＴ承受的電壓限制在ｔ／Ａ／２上，而且逡逑可以在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)提供電流通道，，防止電容短路。逡逑＾＂ｒ邋°＇一邐，＝＝＝：—三＝＝０逡逑ｃ＝＝邋ｖＤｆ＾逡逑Ｎ邋＾＾Ａ，邋＾邋１＾Ａ，逡逑圖２．１邋ＮＰＣ型三電平逆變器主電路逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍａｉｎ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｏｆ邋ＮＰＣ邋ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ邋ｉｎｖｅｒｔｅｒ逡逑改變４個(gè)ＩＧＢＴ不同的開關(guān)狀態(tài)

從輸出端Ａ流向逆變器時(shí)，電流經(jīng)過ＦＤ２和＆３對(duì)Ｃ２充電，此時(shí)Ａ點(diǎn)電壓也逡逑為０。逡逑圖２．２（ｃ）為工作在Ｎ狀態(tài)時(shí)的示意圖。＆３、叉４同時(shí)導(dǎo)通，＊Ｓａｌ、＼２關(guān)逡逑斷，當(dāng)電流／ａ從逆變器流入負(fù)載時(shí)，Ｃ２充電，電流流經(jīng)￡＞ａ３、￡＾４到八點(diǎn)，此時(shí)逡逑Ａ點(diǎn)點(diǎn)電壓為當(dāng)電流／？從輸出端Ａ流向逆變器時(shí)，電流經(jīng)過＼３、逡逑對(duì)（：２充電，Ａ點(diǎn)電壓為－ｔ／＾．／２。逡逑綜合以上分析，可得到三電平逆變器電路中每相橋臂上４個(gè)ＩＧＢＴ的開關(guān)逡逑狀態(tài)與輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表２．１，表中“ｏｎ”表示導(dǎo)通，“ｏｆｆ”表示關(guān)斷。逡逑由表２．１可知，５＾和之３、＼２和＆４之間必為一個(gè)導(dǎo)通一個(gè)關(guān)斷的互補(bǔ)關(guān)系，逡逑不能同時(shí)導(dǎo)通。實(shí)際工作中，每?jī)蓚�(gè)相鄰狀態(tài)切換時(shí)有一定的時(shí)間間逡逑隔
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM464

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