CPS-TPWM级联多电平APF的调制与控制方法研究

发布时间：2024-02-18 06:44

　　随着我国电气化铁路的高速发展,系统中的非线性负载大量增加,对于抑制系统中的谐波是急需要考虑的问题。有源滤波器(Active Power Filter,APF)为目前谐波补偿的研究热点,能够动态补偿电网中的谐波,改善电能质量。对于常规拓扑的APF受限于器件的耐压等级和开关频率,只能应用到低压领域,并不能满足实际使用要求。针对以上问题,本文研究了单相级联H桥并联型APF,这种拓扑结构能够应用到高压大功率场合,并且容易实现模块化设计和封装,具有很好的工程应用价值。本文首先基于载波相移正弦波脉宽调制策略(Carrier Phase-shifted SPWM,CPS-SPWM)上,引入改进型载波相移梯形波脉冲宽度调制技术(Carrier Phase Shift Trapezoidal PWM,CPS-TPWM)。CPS-TPWM调制技术结合了级联多电平技术的优点,能够在较低的开关频率下实现较高等效开关频率的情况下,还可以提高APF直流侧电压利用率等优点,使它在APF和大功率变流器等领域将有着广泛的应用前景。其次基于单相级联H桥型APF,对于串联的单个H桥模块由于自身存在差异,导致模块间的损耗也存...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 谐波的主要问题
        1.1.2 多电平技术的背景介绍
    1.2 单相有源滤波技术的发展概况和研究现状
    1.3 多电平技术的基本原理及拓扑结构
        1.3.1 二极管钳位型变流器
        1.3.2 飞跨电容性变流器
        1.3.3 级联H桥多电平变流器
    1.4 论文的主要研究工作
2 单相级联H桥多电平APF的研究
    2.1 单相并联型APF的原理
    2.2 单相并联型APF谐波电流检测方法
    2.3 级联H桥多电平变流器原理分析
        2.3.1 单个H桥变流器的原理分析
        2.3.2 级联H桥多电平变流器工作状态分析
    2.4 小结
3 载波相移调制技术
    3.1 CPS-SPWM调制策略
        3.1.1 CPS-SPWM调制策略的基本原理
        3.1.2 CPS-SPWM波形的数学分析
        3.1.3 CPS-SPWM仿真分析
    3.2 CPS-TPWM调制策略
        3.2.1 CPS-TPWM调制策略基本原理
        3.2.2 梯形波三角形系数的选取
        3.2.3 CPS-TPWM仿真分析
    3.3 小结
4 级联H桥 APF的控制方法研究
    4.1 补偿电流控制策略
    4.2 直流侧与交流侧能量关系
    4.3 直流侧电压不平衡的原因
    4.4 直流侧电容电压控制策略
        4.4.1 外层控制策略
        4.4.2 内层控制策略
    4.5 小结
5 系统仿真验证
    5.1 系统仿真模型搭建和参数设置
        5.1.1 APF主电路的参数设计
        5.1.2 仿真模块的搭建
    5.2 调制策略的仿真分析
        5.2.1 CPS-SPWM调制策略仿真分析
        5.2.2 CPS-TPWM调制策略仿真分析
    5.3 控制方法仿真分析
        5.3.1 直流侧稳压控制分析
        5.3.2 直流侧均压控制分析
    5.4 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3902088