文档介绍：论文题目: 基于刂频娜缙侥姹淦鞯难芯
专业: 电力电子与电力传动
硕士生: 王珍
指导老师: 童军
摘要
近年来,多电平逆变器在高压大容量电能变换中得到广泛应用,而其控制策略和电
路拓扑等已成为了研究热点。相对传统的两电平逆变器,它具有效率高动态性能好,对
电动机产生的谐波少,适合高压大容量等优点。但随着电平数的增加,基本控制算法越
来越复杂,同时还存在中点电压不平衡等问题。将挚刂萍际跤τ糜诙嗟缙侥
变器不仅简化了系统的硬件控制电路,提高了系统性能,还可以实现系统的优化控制。
本文以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象,首先介绍了三电平逆变器的拓扑结
构和工作原理,对三电平逆变器的电路方程进行了深入的分析,在开关函数的基础上建
立了三电平逆变器的数学模型。在此基础上,对空间电压矢量脉宽调制
法进行了改进,并详细推导了该调制算法的计算公式,结合中点电位控制来确定开关矢
量的作用顺序,使仿真和实现都比较容易。然后重点分析了三电平逆变器直流侧电容电
压不平衡问题产生的原因,提出了一种能控制逆变器直流侧电容中点电位平衡的电压空
间矢量脉宽调制方法。最后采用仿真软件对所推导的三电平逆变器
调制算法和中点电位平衡控制方法进行了仿真分析,证明了该调制算法的正确性和可行
性。
关键词:二极管箝位式三电平逆变器;空间电压矢量脉宽调制;数字信号处理器;
中点电位
研究类型:应用研究
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】’多电平逆变器的拓扑传统的两电平逆变器的主要优点是主电路拓扑结构、控制策略和控制方法都比较成熟,但在大功率运用中存在许多问题:需要笨重、耗能、昂贵的变压器;为了得到高质量的输出波形而提高开关频率,造成很高的开关损耗,而为了适应高电压的要求,需采用器件串联,因而需要复杂的动态均压电路。为此,年德国学者岢鋈缙逆变器主电路及其方案,其中每相桥臂中带一对开关管,以辅助中点箝位。后来,日本暝诖嘶∩霞绦⒄梗庑└ㄖ9毓鼙涑为一对二极管,分别与上下桥臂串联的主管中点相连,以辅助中点箝位。该电路比前者更易于控制,且主管关断时仅承受直流母线一半的电压,因此更为实用。多电平逆变器是一种新型的高压大容量功率变换器,它的主要优点是:电平数目越高,输出的电压谐波含量越低,开关频率低,开关损耗小:器件应力小,无须动态均压。三电平逆变器的结构较简单,其电路拓扑形式从一定意义上来说可以看成多电平逆变器结构中的一个特例,它的中点箝位及维持中点电位动态平衡技术、功率器件尖峰吸收缓冲电路、惴ḿ蚧翱刂撇呗浴⒏哐构β势骷那跋低车墓ぷ鞯缭吹纫彩嵌电平逆变器控制需要研究解决的问题。从目前功率开关器件发展的水平来看,短时间还不可能出现耐压上万伏的器件,多电平技术是解决高压大功率变频调速的一个有效途径,同时在当前电力系统高压直流输电的趋势下,多电平技术在电力输配电方面也有着随着多电平逆变器在高电压、大电流、大功率领域得到越来越多的关注,对它做进一步深入全面系统的研究具有重要的实际意义。可以预见在不远的将来,多电平逆变器必是指一相桥臂上有四个或者更多的电力半导体器件,它通过对直流侧的分压和开关动作的不同组合来实现,多电平阶梯波输出电压,可以使波形逼近正弦波。。将有着更为广阔的应用前景。所谓多电平逆变器结构主要发展出三种电路【俊】:
【俊】【刂萍际有消谐波ā⒖9仄德首钣臥法、三角波移相ā⑷遣ㄒ葡唷ǹ9优点:①采用多个二极管对应开关器件件进行箝位,以保证每次一个桥臂只有一个开关动作,并实现多电平输出,而每个开关器件只承受的直流母线电压。②电平数越多,输出电压谐波含量越少⑧开关损耗较小,效率较高④可控制无功功率流缺点:①需要大量箝位二极管②存在电容电压不平衡问题缛蒹槲皇优点:①电平数越多,输出电压谐波含量越少②器件在基频下开通关断,开关损耗小,效率高③可控制无功功率流,因而可用于高压直流输电④电容的引进使电压合成的选择增多,开关状态的选择具有更大的灵活性缺点:①需要大量的箝位电容;②大量的电容使体积庞大、占地多,成本高、不易封装;③用于有功功率传输时,控制复杂,开关频率高,开关损耗大;④存在电容电压不平衡问题。绷鞯缭锤衾氲牡ピD姹淝糯J优点:①电平数越多,输出电压谐波含量越少;②开关损耗较小,效率较高;③对相同电平数而言,所需器件数目最少;④不存在电容电压平衡问题。⑤无需箝位二极管或电容,适用于调速控制,易于封装;⑥无箝位二极管或电容的限制,可实现更多电平更高电压,实现更低谐波;⑦控制方法相对简单,可分别对同一级进行刂疲缓蠼