模块化400Hz组合式逆变器及其控制技术研究
发布时间：2021-03-12 12:36
400Hz中频电源在航空、船舶等领域具有广泛的应用,本文研究基于三电平半桥逆变拓扑的单相400Hz逆变模块电路及基于单相模块直接组合构成三相逆变器的控制技术,以实现高效率、可直接简单组合、输出电能质量优良及带不对称负载能力强的模块化组合三相逆变器。首先介绍了3L-NPC半桥逆变拓扑和T-NPC半桥逆变拓扑的工作原理,建立了基于功率场效应管的三电平逆变器损耗分析模型,对两种拓扑的功率器件损耗进行了对比分析,具体分析了两种拓扑功率器件损耗差异产生的原因,并研究了不同开关频率下两种拓扑的总损耗,明确了开关频率对拓扑选择的影响,为功率电路拓扑和开关频率的选取提供了理论依据。研究了逆变模块的滤波器结构优化,采用无源阻尼和开关频率次谐波陷阱,以减小滤波器体积;为实现单相模块的高质量稳态和动态输出电压,研究了基于输出电压有效值外环、瞬时值输出电压环和瞬时值电感电流环的逆变器控制技术及各环节调节器的设计方法。研究了基于单相逆变模块实现三相直接组合运行的方法,为了解决采用分散控制法实现单相逆变模块组合运行时的输出电压对称性问题,提出了一种三相输出电压相位闭环控制方案,以保证在各种不对称负载情况下组合三相...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 基于半桥式拓扑的组合式三相逆变器电路概述
1.2.1 基于两电平半桥拓扑的组合式三相逆变器
1.2.2 基于双Buck半桥拓扑的组合式三相逆变器
1.2.3 基于三电平半桥拓扑的组合式三相逆变器
1.3 单相逆变器控制技术研究现状
1.4 逆变器组合控制技术研究现状
1.5 论文研究内容及结构安排
第二章 单相400Hz逆变器模块分析与设计
2.1 NPC逆变器工作原理简介
2.1.1 3L-NPC半桥逆变器
2.1.2 T-NPC半桥逆变器
2.2 基于MOSFET的NPC逆变器功率器件损耗分析与比较
2.2.1 MOSFET损耗分析模型
2.2.2 NPC逆变桥损耗计算
2.2.3 两种NPC逆变桥损耗对比
2.3 基于T-NPC的400HZ单相逆变模块设计
2.3.1 滤波器设计
2.3.2 功率器件选型
2.3.3 直流侧电容设计
2.4 本章小结
第三章 模块化400Hz组合式逆变器控制技术研究
3.1 单相逆变模块的控制技术
3.1.1 三环控制系统结构
3.1.2 瞬时值电感电流内环设计
3.1.3 瞬时值电压环设计
3.1.4 电压有效值外环设计
3.1.5 单相逆变模块的仿真分析
3.2 单相模块组合三相逆变器的控制技术
3.2.1 单相模块组合三相输出时的相位控制问题
3.2.2 逆变模块输出电压的相位闭环控制
3.2.3 逆变模块的正弦参考信号产生电路
3.3 本章小结
第四章 模块化组合式400Hz逆变电源实验研究
4.1 单相逆变模块实验研究
4.1.1 两种滤波器结构的对比实验
4.1.2 稳态运行实验
4.1.3 动态性能实验
4.1.4 逆变器效率测试
4.2 单相模块组合三相逆变电源实验研究
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]三相四桥臂逆变器的改进分序控制策略[J]. 孙宇新,陈宇超,施凯,俞志君,王浩亮,李正明. 电力系统及其自动化学报. 2020(02)
[2]中频三相四桥臂逆变器控制策略不平衡负载状态相量模型分析[J]. 陈轶涵,郭鸿浩,陈杰,王成超,马海啸. 电工技术学报. 2019(09)
[3]三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制[J]. 谭翠兰,陈启宏,张立炎,周克亮. 电力系统自动化. 2018(18)
[4]三相四桥臂并网逆变器重复控制积分抗饱和策略[J]. 谭翠兰,邢彦一,陈启宏,张立炎. 电工技术学报. 2019(17)
[5]三电平四桥臂光伏逆变器漏电流抑制研究[J]. 王宝诚,郭小强,杨勇,贺冉,贲冰. 中国电机工程学报. 2018(14)
[6]基于死区补偿的简化四桥臂逆变器调制策略[J]. 胡博,马凯,肖柱,尹相龙. 电力电子技术. 2018(06)
[7]船用交流中频静止变频电源设计[J]. 陶珩,茅露露. 中外船舶科技. 2018(01)
[8]三相四线制逆变器中性点电压脉动抑制新型拓扑[J]. 蔡春伟,郭玉兴,安普风,张云亮. 电机与控制学报. 2018(02)
[9]基于SiC器件的高频高效率双Buck半桥逆变器[J]. 卢志钢,林琼斌,王武,陈佳桥. 电力电子技术. 2017(09)
[10]基于组合式拓扑的三相逆变电路设计与仿真[J]. 孙国文,赵徐成,刘章龙. 装备制造技术. 2017(06)
硕士论文
[1]400Hz逆变器控制和并联技术研究[D]. 曹鸿.南京航空航天大学 2018
[2]三电平NPC变换器中点电压波动抑制策略研究[D]. 余世瑶.北京交通大学 2017
[3]三相四线制应急电源中性点稳定控制技术研究[D]. 郭玉兴.哈尔滨工业大学 2017
[4]400Hz逆变器控制及并联技术研究[D]. 季林.南京航空航天大学 2017
[5]不平衡负载下离网组合式三相逆变器运行控制策略[D]. 赵欣荣.西安理工大学 2016
[6]组合式多功能三相逆变器及其控制策略研究[D]. 张丹.安徽工业大学 2016
[7]基于NPC拓扑的400Hz逆变器及其并联技术研究[D]. 朱哲.南京航空航天大学 2016
[8]三相T型三电平中频逆变器及其并联研究[D]. 龙江涛.浙江大学 2015
[9]NPC型三电平半桥并网逆变器研究[D]. 石祥花.南京航空航天大学 2014
[10]T型三电平逆变器技术研究[D]. 夏玲芳.南京航空航天大学 2014
本文编号：3078315
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 基于半桥式拓扑的组合式三相逆变器电路概述
1.2.1 基于两电平半桥拓扑的组合式三相逆变器
1.2.2 基于双Buck半桥拓扑的组合式三相逆变器
1.2.3 基于三电平半桥拓扑的组合式三相逆变器
1.3 单相逆变器控制技术研究现状
1.4 逆变器组合控制技术研究现状
1.5 论文研究内容及结构安排
第二章 单相400Hz逆变器模块分析与设计
2.1 NPC逆变器工作原理简介
2.1.1 3L-NPC半桥逆变器
2.1.2 T-NPC半桥逆变器
2.2 基于MOSFET的NPC逆变器功率器件损耗分析与比较
2.2.1 MOSFET损耗分析模型
2.2.2 NPC逆变桥损耗计算
2.2.3 两种NPC逆变桥损耗对比
2.3 基于T-NPC的400HZ单相逆变模块设计
2.3.1 滤波器设计
2.3.2 功率器件选型
2.3.3 直流侧电容设计
2.4 本章小结
第三章 模块化400Hz组合式逆变器控制技术研究
3.1 单相逆变模块的控制技术
3.1.1 三环控制系统结构
3.1.2 瞬时值电感电流内环设计
3.1.3 瞬时值电压环设计
3.1.4 电压有效值外环设计
3.1.5 单相逆变模块的仿真分析
3.2 单相模块组合三相逆变器的控制技术
3.2.1 单相模块组合三相输出时的相位控制问题
3.2.2 逆变模块输出电压的相位闭环控制
3.2.3 逆变模块的正弦参考信号产生电路
3.3 本章小结
第四章 模块化组合式400Hz逆变电源实验研究
4.1 单相逆变模块实验研究
4.1.1 两种滤波器结构的对比实验
4.1.2 稳态运行实验
4.1.3 动态性能实验
4.1.4 逆变器效率测试
4.2 单相模块组合三相逆变电源实验研究
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]三相四桥臂逆变器的改进分序控制策略[J]. 孙宇新,陈宇超,施凯,俞志君,王浩亮,李正明. 电力系统及其自动化学报. 2020(02)
[2]中频三相四桥臂逆变器控制策略不平衡负载状态相量模型分析[J]. 陈轶涵,郭鸿浩,陈杰,王成超,马海啸. 电工技术学报. 2019(09)
[3]三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制[J]. 谭翠兰,陈启宏,张立炎,周克亮. 电力系统自动化. 2018(18)
[4]三相四桥臂并网逆变器重复控制积分抗饱和策略[J]. 谭翠兰,邢彦一,陈启宏,张立炎. 电工技术学报. 2019(17)
[5]三电平四桥臂光伏逆变器漏电流抑制研究[J]. 王宝诚,郭小强,杨勇,贺冉,贲冰. 中国电机工程学报. 2018(14)
[6]基于死区补偿的简化四桥臂逆变器调制策略[J]. 胡博,马凯,肖柱,尹相龙. 电力电子技术. 2018(06)
[7]船用交流中频静止变频电源设计[J]. 陶珩,茅露露. 中外船舶科技. 2018(01)
[8]三相四线制逆变器中性点电压脉动抑制新型拓扑[J]. 蔡春伟,郭玉兴,安普风,张云亮. 电机与控制学报. 2018(02)
[9]基于SiC器件的高频高效率双Buck半桥逆变器[J]. 卢志钢,林琼斌,王武,陈佳桥. 电力电子技术. 2017(09)
[10]基于组合式拓扑的三相逆变电路设计与仿真[J]. 孙国文,赵徐成,刘章龙. 装备制造技术. 2017(06)
硕士论文
[1]400Hz逆变器控制和并联技术研究[D]. 曹鸿.南京航空航天大学 2018
[2]三电平NPC变换器中点电压波动抑制策略研究[D]. 余世瑶.北京交通大学 2017
[3]三相四线制应急电源中性点稳定控制技术研究[D]. 郭玉兴.哈尔滨工业大学 2017
[4]400Hz逆变器控制及并联技术研究[D]. 季林.南京航空航天大学 2017
[5]不平衡负载下离网组合式三相逆变器运行控制策略[D]. 赵欣荣.西安理工大学 2016
[6]组合式多功能三相逆变器及其控制策略研究[D]. 张丹.安徽工业大学 2016
[7]基于NPC拓扑的400Hz逆变器及其并联技术研究[D]. 朱哲.南京航空航天大学 2016
[8]三相T型三电平中频逆变器及其并联研究[D]. 龙江涛.浙江大学 2015
[9]NPC型三电平半桥并网逆变器研究[D]. 石祥花.南京航空航天大学 2014
[10]T型三电平逆变器技术研究[D]. 夏玲芳.南京航空航天大学 2014
本文编号：3078315
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