基于VSVPWM的NPC型三电平逆变器中点平衡控制研究

发布时间：2019-10-22 13:15

【摘要】：随着近几年的发展,风机、泵等一些交流电动机采用变频调速技术,这一应用不但取得了非常明显的经济效益还获得了良好的社会效益,由于高压大功率多电平变频器具有众多优势:对器件耐压要求不高、较高的等效开关频率、无需动态均压、输出波形良好等等,它已逐渐成为人们的研究热点,并在柔性输电系统、PWM可逆整流、有源滤波等方面得到了广泛的应用。通过对多电平逆变器的拓扑结构的研究分析和控制策略的对比总结,本文以二极管箝位型(NPC)三电平逆变器为研究对象,并对其进行深入研究。在虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)策略下,针对中点电位平衡、死区时间补偿两个问题进行仔细研究。首先,本文通过参考国内外相关文献、期刊,概述了多电平逆变器的研究背景、其目前的发展现状,以及存在的主要问题,同时,对二极管箝位型三电平逆变器的拓扑结构及其主电路的工作原理做了简要介绍和详细分析,并建立起NPC型三电平逆变器相应的数学模型。其次,在传统空间矢量调制策略上进一步优化,针对NPC型三电平逆变器中点电位波动这一主要问题,提出一种基于虚拟空间矢量的控制策略,对中点电位进行准确补偿,通过对直流侧中点电流方向的检测,引入电压调整参数,为增强小矢量对中点电流的控制能力,设置不同的小矢量有不同的调整参数,当逆变器的输出电流之和为零时,可以实现对逆变器中点电压的有效控制。运用Matlab/Simulink进行仿真分析,仿真结果表明,采用此方法下中点电位的偏差范围较小,输出线电压、相电压波形稳定,并且谐波失真率很低。最后,本文讨论了三电平逆变器的的死区时间补偿这一问题,提出半周期的死区时间补偿方法,通过分析优化交流逆变器的死区补偿策略,对半周期的电流进行采集,可以达到有效减小由死区时间导致的输出电压畸变现象。此方法首先通过计算控制周期(半个PWM周期)内的死区电压差值,运用伏秒平衡等效原理,得到对应的补偿时间。以添加输出脉宽偏移的方式可以使调制占空比得到扩大,并保持电流采样时刻在每个控制周期得以恒定,有效削弱电流谐波对控制系统造成的影响。运用MATLAB/Simulink进行仿真,分析结果表明该方法效果显著,比一周期的死区时间补偿算法更能有效地改善电流谐波,改善输出电流波形,明显减小电流的谐波畸变率。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM464

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