文档介绍：摘要本文的核心是三电平逆变器的控制策略理论研究及其实现。三电平逆变器的控制策略繁多,但诸多方法的特点及其之间的联系鲜见于文献之中,尤其是关于谐波含量方面的比较少之又少。因此,本文在简明分析三电平逆变器基本原理的基础上,对三电平逆变器的常见控制策略进行了较为深入的分析和比较。本文利用平台建立了逆变器的数学模型,仿真求出了各种控制策略下逆变器的输出波形及其谐波含量。文中利用曲线拟台技术对数据进行了分析比较,得出了各种控制策略在谐波含量方面的特点。然后,本文以为平台实现了理论上谐波含量最少的刂撇呗浴T诒疚牡淖詈罅讲糠郑介绍了实际三电平逆变器的硬件与软件实现方法。关键词:三电平逆变器谐波
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第滦髀电力电子技术概述电力电子技术是一门利用电力电子器件对电能进行控制和转换的技术。它介于电力、电子和控制之间,是一门渗透多种学科理论的综合性交叉学科。随着科学技术的进一步发展,电力电子技术将与现代控制理论、材料科学、微电子技术,计算机技术及电机工程等学科产生更加密切的联系【俊】。电力电子技术能变换控制,主要包括电力电子器件,变流电路和控制电路三种研究方向。电力电子学的诞生以年世界上第一只晶闸管的诞生为标志。一般把的结合使得各种高频化的全控型器件大量出现,如功率场效应管、绝缘栅双极性晶体管、静电感应晶体管取0状耍缌Φ缱蛹际踅敫频化阶段。这个时期的特点是:开关管以高速器件为主,逆变器开关频率较高,主要依靠髦品椒ǜ纳剖涑霾ㄐ危姹淦鞯奶寤椭亓拷闲。式细摺】。年代以后,性能优越的绝缘型模块的迅速发展使其正在逐步取代上一代电力电子器件:年⌒虸?榈奈适篮芸炀腿〈斯ひ通用变频器所用的双极型晶体管;年出现的腎痪眉丛母哐笽蚋茄杆俚乇挥τ糜诔鞘械靥峁斐盗尽?通过使用电力半导体器件。应用电路设计理论和分析开发工具来实现高效的电年到世纪年代末这段时期划分为电力电子的传统发展阶段。这个阶段的特点是:电力电子器件主要以半控型器件胀ňд⒐为主,逆变器的开关频率较低,控制上以相移控制为主,主要靠多重叠加法改善输出波形,逆变器的体积和重量较大,效率较低。年代以后,电力电子技术与微电子技术城市电车上获得推广应用;年后出现的、和的出现使逆变器整体结构变得轻巧而紧凑。近年来,低感母线和软门极驱动以
逆变器的发展及多电平逆变器的提出及延长热循环寿命等技术方案的提出,则有可能更进一步地改善的不足,使其应用范围更广,成为新一代电力电子主导器件。逆变器是整流器的逆向变换装置,它通过半导体功率开关器件鏢,要的研究课题【俊传统的大功率逆变电路有如下几种%成本较高。变频部分一般采用交直交结构。在输出频率较低的情况下,输出变变压器的匝比或联接方式叠加出阶梯波,减少谐波含量。但是,变压器的引入随着电力电子器件技术的发展,开关功率器件也越做越大,但是这种发展方向并不会无止境地延伸:首先,大容量开关器件的发展会随其物理潜能的完琞凸β蔒的开通和关断作用,把直流电能变换成交流电能。传统逆变器的转换效率较高,但输出波形却含有较多的谐波分量。由于多数负载需要的是正弦波输入,所以如何通过控制半导体开关器件的开通和关断来使得逆变器的输出为正弦波或尽可能地接近正弦波,就成为了一项极为重胀ㄈ嗄姹淦也称为两电平逆变器赫庵帜姹淦魍仄私峁辜虻ィ靠器件的串并联来获得大功率输出。输出电压为两种电平,电压波动较大,谐波含量较大。这种逆变器应用于高压大容量场合时开关损耗和开关应力都较大。笛挂槐淦狄簧沟缏罚赫庵纸峁沽讲嗑枰4笮偷谋溲蛊鳎寤洗螅压器的体积较大,控制简单,但性能不是很理想。溲蛊黢詈系亩嗦龀迥姹淦鳎赫庵纸峁估蒙贡溲蛊鞯奶氐憬姹淝并联起来以获得大电流,在获得高压的同时减轻了器件上的应力。它通过改变会使系统的成本、损耗和体积都增大,降低系统的动态性能。全开发而逐渐达到极限。器件的容量越大,成本越高,其实用性也就越低;其次,现有的高压大功率电路拓扑控制方法会随输出电压的增高而遇到难以克服的各种问题。如果将电路结构改成多电平逆变电路,就不仅可以提高电压等级,第滦髀
本文的主要内容还能改善输出波形。使之更加适合于高电压大容量的场合。在这样的背景下,多电平逆变器产生了。多电平逆变器的桥臂上有龌蛘吒嗟牡缌Π氲继迤骷;谥绷鞑嗟分压电路和开关状态的不同组合,多电平逆变器的输出电压波形是由两种以上电平组成的阶梯波。多电平逆变器的开关器件承受的电压较小,工作频率在基频以下,器件的开关损耗不大,所以可以避免前面所述的问题。随着输出电压电平数的增加,多电平逆变器输出波形的谐波成分会减少。这种电路结构以增加开关元器件的数量为代价,提高了系统的耐压能力,降低了输出电压谐波和系统开关损耗。不足的是,电路需要的功率器件较多,所以从性价比角度来看,讨论研究。本文基于平台对文中所讨论的各种控制策略进行了仿真和谐波分析,并给出了各种策