三电平逆变器算法优化与中点平衡控制研究
本文关键词：三电平逆变器算法优化与中点平衡控制研究
更多相关文章： 二极管箝位式拓扑结构 三电平逆变器 开关序列 中点平衡控制 时间补偿
【摘要】：三电平逆变器作为新的逆变系统现在已越来越广泛地应用于各种大功率及中高压传动系统。目前我国工业体系正加速改革,低效率及高污染的功率设备已无法满足工业及生活产品的需求,现已向高压大功率化转变。因此,对高压大功率变换技术的研究正逐渐成为现代电力电子技术的热点。多电平逆变器由于具有高耐压、等效开关频率高、共模电压小、输出波形趋于正弦波等优点,目前已广泛应用于在中高压交流变频调速、城市轨道轻轨、电力系统有源滤波与无功补偿、柔性输配电等工业生产及产品中。首先,本文论述了多电平逆变器的发展趋势,以三电平状态输出为基本结构,阐述各类拓扑结构的发展状况及研究现状,讨论现阶段中压传动系统的技术难点,并给出目前市场上较为通用的逆变器功率开关管。在此基础上阐述三电平逆变器基本工作原理,同时建立起二极管箝位式三电平逆变器数学模型。其次,本文先以传统的三电平SVPWM算法为基本算法,在此基础之上同时研究两电平SVPWM算法,由于三电平算法的高复杂度,选定三二三电平转换策略,并以此算法模型提出一种新开关序列,新的开关序列既满足传统开关序列定义所满足的三个条件,又可降低整个算法复杂度。在MATLAB环境下对含有新开关序列三电平算法进行仿真,仿真结果表明,在采用新开关序列后,逆变器的输出线电压和相电压波形良好,同时还有较低的谐波畸变率,以此证明新序列对算法具有优化性。最后,针对二极管箝位式拓扑结构的固有中点电位波动问题,提出了两套中点电位控制方案,第一套以改变小矢量作用时间为基础方案,提出了一种电压分段的时间补偿策略,该策略既可用于SVPWM也可用于SPWM方法,该方法简单实用,可用于实际生产中。第二套控制策略专用于传统SVPWM方法,核心是基于变开关序列的中点控制策略。仿真结果表明该两种策略均可有效的进行中点控制,而且都大幅度的降低了中点波动,而且总谐波畸变率大幅降低,对传统方法有了很大的改进。
【关键词】：二极管箝位式拓扑结构 三电平逆变器 开关序列 中点平衡控制 时间补偿
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第1章 绪论9-17
- 1.1 多电平逆变器介绍及其背景9-10
- 1.2 多电平逆变器的研究现状10-14
- 1.2.1 多电平逆变器的拓扑结构10-12
- 1.2.2 多电平逆变器控制策略12-14
- 1.3 三电平逆变器中点电位控制的研究意义14-15
- 1.4 多电平逆变器的开关器件15-16
- 1.5 本文主要研究的内容16-17
- 第2章 二极管箝位式三电平逆变器拓扑结构分析17-23
- 2.1 二极管箝位式三电平逆变器工作原理17-20
- 2.1.1 拓扑结构17-18
- 2.1.2 换相过程18-20
- 2.2 NPC三电平逆变器数学模型20-22
- 2.3 本章小结22-23
- 第3章 新序列下三电平逆变器SVPWM算法优化23-39
- 3.1 SVPWM算法分析23-25
- 3.2 SVPWM简要算法实现25-26
- 3.2.1 大扇区选择25
- 3.2.2 大扇区的判断25-26
- 3.3 基于改进开关序列的设计26-31
- 3.3.1 参考电压矢量的修正26-28
- 3.3.2 新开关序列的确定28-31
- 3.4 三电平状态下的开关序列31-32
- 3.5 系统仿真与结果分析32-38
- 3.6 本章小结38-39
- 第4章 三电平逆变器中点电位平衡控制39-57
- 4.1 中点电位波动分析39-41
- 4.1.1 中点电位波动分析39-41
- 4.1.2 硬件因素分析41
- 4.2 基于时间补偿的三电平逆变器中点电位平衡控制41-47
- 4.2.1 传统中点电位控制方法分析41-42
- 4.2.2 基于时间补偿的中点电位控制方法分析42-43
- 4.2.3 中点电压控制方案43-44
- 4.2.4 时间补偿策略44-47
- 4.3 变开关序列下三电平逆变器中点电位平衡控制47-51
- 4.3.1 变开关序列基本准则47
- 4.3.2 变开关序列设计准则47-51
- 4.4 仿真及其结果分析51-56
- 4.5 本章小结56-57
- 第5章 结论57-59
- 参考文献59-62
- 在学研究成果62-63
- 致谢63
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