船用水冷式三电平逆变器的研究与设计

发布时间：2017-10-31 03:02

  本文关键词：船用水冷式三电平逆变器的研究与设计

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【摘要】：近年来,我国对海洋越发重视,海军事业快速发展,为提高电能质量和效率,三电平逆变器在舰船上得到了广泛应用。本文以二极管箝位型三电平逆变器为研究对象,在众多控制方法中,SVPWM控制方法优点突出、易于实现,成为人们研究的热点之一。此外,直流侧中点电位平衡问题是NPC型三电平逆变器的固有问题,本文从影响中点电位原因的角度出发,对中点电位平衡问题进行了深入的研究。本文的主要工作如下:(1)对比三电平逆变器的三种拓扑结构,针对本设计的需求,选用二极管箝位型三电平逆变器作为主电路拓扑结构,深入研究了二极管箝位型三电平逆变器的拓扑结构和工作原理,并从参考矢量位置判断、矢量合成、矢量作用顺序和作用时间等方面阐述了SVPWM控制策略。(2)分析了中点电位波动的原因和危害,在已有控制方法的基础上提出一种基于电荷守恒的小矢量调整系数控制方法,利用三相电流和中点电流进行闭环控制。(3)对三电平逆变器的主要功率变换器件的参数进行计算,根据计算结果选择了主电路器件型号。对SVPWM控制策略和中点电位平衡控制方法进行仿真,验证方案的可行性。(4)分析逆变器的主要发热器件及发热量,选用串并联式散热管作为散热器的主要结构,利用热平衡原理对水冷散热系统进行设计,并分析了水冷系统故障、逆变器应急半载运行时的热平衡状态,仿真验证了逆变器应急半载运行时散热系统的可行性。
【关键词】：三电平 SVPWM 中点电位控制 水冷
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.14
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 研究现状及发展10-13
• 1.2.1 三电平逆变器研究现状10-13
• 1.2.2 三电平逆变器的发展13
• 1.3 研究内容与章节安排13-15
• 第2章 三电平SVPWM控制策略15-30
• 2.1 二极管箝位型三电平逆变器拓扑结构分析15-17
• 2.2 二极管箝位型三电平逆变器空间电压矢量17-18
• 2.3 三电平逆变器SVPWM算法研究18-29
• 2.3.1 SVPWM控制方法中扇区的判断18-22
• 2.3.2 基本矢量作用时间22-25
• 2.3.3 开关矢量优化选择25-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 中点电位平衡的研究及不平衡补偿系统设计30-43
• 3.1 中点电位波动的危害30
• 3.2 中点电位不平衡原因分析30-33
• 3.2.1 开关状态引起中点电位不平衡分析30-32
• 3.2.2 中点电流引起中点电位不平衡分析32
• 3.2.3 其他引起中点电位变化的原因32-33
• 3.3 中点电位平衡控制策略33-35
• 3.3.1 平衡中点电位的硬件控制策略33-34
• 3.3.2 平衡中点电位的软件控制策略34-35
• 3.4 基于电荷守恒原理的中点电位平衡控制策略35-38
• 3.5 三相负载不平衡补偿策略38-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 NPC型三电平逆变器的系统设计43-52
• 4.1 系统总体设计方案43-44
• 4.2 系统硬件设计44-48
• 4.2.1 主电路器件的选择44-45
• 4.2.2 缓冲电路45
• 4.2.3 检测电路45-46
• 4.2.4 正弦波滤波器设计46-47
• 4.2.5 变压器设计47-48
• 4.3 系统软件设计48-51
• 4.3.1 软件控制概述48
• 4.3.2 主程序设计48-49
• 4.3.3 SVPWM控制策略设计49-50
• 4.3.4 中点电位平衡设计50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 仿真实验与分析52-58
• 5.1 仿真模型建立52-53
• 5.2 仿真结果及分析53-54
• 5.3 中点电位平衡控制的仿真54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 三电平逆变器散热设计58-65
• 6.1 几种常见的散热方式58-59
• 6.2 逆变器热量损耗计算59
• 6.3 水冷散热器的分析与设计59-64
• 6.3.1 水冷散热器的结构类型59-61
• 6.3.2 水冷系统分析61
• 6.3.3 逆变器应急半载运行时水冷系统分析61-64
• 6.4 本章小结64-65
• 第7章 总结与展望65-67
• 7.1 总结65
• 7.2 展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：1120471