电压型三电平逆变器电流纹波抑制策略研究
发布时间：2022-01-16 13:26
中点箝位（NPC）型三电平逆变器作为一种普遍使用的拓扑,其开关器件电压应力低,能够有效地减少电流和电压的谐波畸变率,广泛的适用于中高压工业应用场合。然而其产生的电流纹波幅值需要限幅在一定范围内才能保证系统安全可靠。本文以NPC三电平逆变器为研究载体,对逆变器直流母线电容的可靠性以及直流侧、交流侧输出的电流纹波分别进行分析,并采用相应的控制策略抑制输出电流纹波。论文的主体如下:1.介绍了几种常见的三电平逆变器的拓扑及工作原理,同时介绍几种常见的调制方式如载波脉宽调制（CBPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）和特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）。2.介绍三种电流纹波数学建模,总结电流纹波的时域分析方法,为抑制电流纹波奠定基础。3.对NPC三电平逆变器直流母线电解电容的本体及寿命估计进行研究,并着重对铝解电容的可靠性进行研究。4.对直流侧母线电容器电流纹波进行分析,采用一种新颖的零序分量注入载波的调制的方法,计算出最优补偿值,抑制了中性点电流纹波,为提高母线电容的可靠性提供参考依据。5.对NPC三电平逆变器中交流侧输出电流纹波幅值波动较大的缺点,采用了一种新颖的控制策略,将输出电流纹波...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝电解电容内部结构图
安徽大学博士/硕士毕业学位论文67管采用型号为IRGP50B60PD1PBF的IGBT，该器件安全可靠、参数分布紧密、有集成快速恢复二极管且热稳定性好。图6.2实验平台单相主功率电路设计Figure6.2Maincircuitdesigninexperimentplatform6.2.2主控电路主控电路的功能是实现控制策略、对采样信号进行处理、分析、计算以及生成PWM波驱动开关管，是实验样机系统最核心的部分。因此，本文所采用的控制策略都是通过主控电路的芯片进行逻辑运算实现。FPGA使用简单、工作可靠、响应速度快、工作频率高，可以提高系统的运行速度，节约一部分DSP产生的资源。因此本实验样机系统由DSP+FPGA构成，通过DSP传送给FPGA的数据，快速的实现PWM功能，较大程度的使用系统的软件资源。此外FPGA还有引脚扩展功能，针对DSP的EPWM引脚数目有限，可以进行更好的解码计算，为更高电平的研究奠定基矗本试验样机系统的控制板采用TMS320F28335控制芯片，该控制芯片有高性能的静态CMOS技术、高性能的32位CPU、18个PWM输出、12位的A/D转换器、具有16个转换通道以及标准的优化C/C++编译、汇编、连接器，CCS集成开发环境，评估板和XDS100仿真器。因此，能够很好的支持本文提出的算法在该实验平台上的实现。
第六章三电平NPC逆变器实验样机68本实验样机系统控制板中的FPGA采用的是MAXII系列的一款EPM1270T144I5N芯片，该芯片低成本、低功耗、瞬时上电、非易失体系结构、能够提供快速传播延迟和时钟到输出时间、提供四个全局时钟有两个时钟可以从每个逻辑阵列模块（LAB）、施密特触发器能够容忍噪声输入以及总线型架构，因此可以方便的对三电平NPC逆变器的每个开关管进行控制。6.2.3电源电路电源电路主要给其他电路提供能量，其中驱动电路的工作电压为12V，采样电路以及DSP和FPGA芯片的工作电压为5V，电源电路输入电压为24V。电源电路芯片LM2596电源芯片输出5V固定电压给DSP和FPGA供电，它是单片集成电路，可为降压提供所有有源功能。电源电路芯片URA2415D-30WHR2主要给电流、电压传感器提供15V电压，它能够很好的调节输出电压和输出纹波噪声且输入电源的电压范围宽。URA2412D-30WHR2主要为开关管提供12V的电压供电。图6.3电源电路Figure6.3powercircuit6.2.4采样电路电流采样电路的原理图如图6.4所示，其主要器件为ACS712ELC-05B电流传感器，它具有低噪音模拟信号路径、可通过新的滤波引脚设置器件带宽、极稳定的输出偏置电
【参考文献】：
期刊论文
[1]三电平NPC逆变器输出电流纹波的抑制研究[J]. 陈敏,陈权,胡存刚. 电力电子技术. 2020(01)
[2]谐波源通用的非线性单端口网络矩阵模型[J]. 葛鑫亮,刘有为. 中国电机工程学报. 2019(21)
[3]电动汽车用感应电机削弱振动和噪声的随机PWM控制策略[J]. 刘和平,刘庆,张威,苗轶如,刘平. 电工技术学报. 2019(07)
[4]一种零序注入的三电平中点钳位型变换器中点电位平衡控制策略[J]. 陈兮,黄声华,李炳璋,吴芳. 电工技术学报. 2019(02)
[5]三电平逆变器电解电容损耗与可靠性研究[J]. 李健瑞,陈权,胡存刚,陈敏. 电力电子技术. 2019(01)
[6]基于混合电压矢量预选的逆变器模型预测共模电压抑制方法[J]. 郭磊磊,韩东许,芮涛. 电力自动化设备. 2019(01)
[7]多功能并网逆变器的控制与柔性定制策略研究[J]. 江友华,邹明强,陈江伟,曹以龙. 电力电子技术. 2018(12)
[8]应用于模块化多电平变频器的电容电压脉动抑制技术综述[J]. 王泽,张凯,陈济民,廖凯文,刘万勋. 电工技术学报. 2018(16)
[9]一种N相中点钳位型三电平逆变器的PWM策略[J]. 姜卫东,李劲松,王金平,李来保,翟飞. 电工技术学报. 2019(10)
[10]三电平逆变器同步不连续空间矢量调制输出电流优化策略[J]. 谷鑫,刘潮,张国政,史婷娜,夏长亮. 电工技术学报. 2019(05)
博士论文
[1]多电平二极管箝位型逆变器PWM控制方法及相关问题的研究[D]. 胡存刚.合肥工业大学 2008
[2]电压型多电平变换器若干关键技术研究[D]. 陈权.合肥工业大学 2007
硕士论文
[1]风电变流器中直流侧电容可靠性评估及其提高措施的研究[D]. 薛赛.重庆大学 2017
[2]三电平ANPC逆变器中点电压和损耗分布平衡的研究[D]. 马大俊.安徽大学 2017
[3]三相变流器中直流母线电容的状态监测技术研究[D]. 吴宇.重庆大学 2016
[4]三相电压型PWM变换器调制方法及电流纹波研究[D]. 王岳东.重庆大学 2016
[5]基于关键器件的开关电源寿命预测[D]. 叶英豪.西安电子科技大学 2014
[6]机载电子设备在线可靠性评估与剩余寿命预测方法研究[D]. 王书锋.南京航空航天大学 2014
本文编号：3592750
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝电解电容内部结构图
安徽大学博士/硕士毕业学位论文67管采用型号为IRGP50B60PD1PBF的IGBT，该器件安全可靠、参数分布紧密、有集成快速恢复二极管且热稳定性好。图6.2实验平台单相主功率电路设计Figure6.2Maincircuitdesigninexperimentplatform6.2.2主控电路主控电路的功能是实现控制策略、对采样信号进行处理、分析、计算以及生成PWM波驱动开关管，是实验样机系统最核心的部分。因此，本文所采用的控制策略都是通过主控电路的芯片进行逻辑运算实现。FPGA使用简单、工作可靠、响应速度快、工作频率高，可以提高系统的运行速度，节约一部分DSP产生的资源。因此本实验样机系统由DSP+FPGA构成，通过DSP传送给FPGA的数据，快速的实现PWM功能，较大程度的使用系统的软件资源。此外FPGA还有引脚扩展功能，针对DSP的EPWM引脚数目有限，可以进行更好的解码计算，为更高电平的研究奠定基矗本试验样机系统的控制板采用TMS320F28335控制芯片，该控制芯片有高性能的静态CMOS技术、高性能的32位CPU、18个PWM输出、12位的A/D转换器、具有16个转换通道以及标准的优化C/C++编译、汇编、连接器，CCS集成开发环境，评估板和XDS100仿真器。因此，能够很好的支持本文提出的算法在该实验平台上的实现。
第六章三电平NPC逆变器实验样机68本实验样机系统控制板中的FPGA采用的是MAXII系列的一款EPM1270T144I5N芯片，该芯片低成本、低功耗、瞬时上电、非易失体系结构、能够提供快速传播延迟和时钟到输出时间、提供四个全局时钟有两个时钟可以从每个逻辑阵列模块（LAB）、施密特触发器能够容忍噪声输入以及总线型架构，因此可以方便的对三电平NPC逆变器的每个开关管进行控制。6.2.3电源电路电源电路主要给其他电路提供能量，其中驱动电路的工作电压为12V，采样电路以及DSP和FPGA芯片的工作电压为5V，电源电路输入电压为24V。电源电路芯片LM2596电源芯片输出5V固定电压给DSP和FPGA供电，它是单片集成电路，可为降压提供所有有源功能。电源电路芯片URA2415D-30WHR2主要给电流、电压传感器提供15V电压，它能够很好的调节输出电压和输出纹波噪声且输入电源的电压范围宽。URA2412D-30WHR2主要为开关管提供12V的电压供电。图6.3电源电路Figure6.3powercircuit6.2.4采样电路电流采样电路的原理图如图6.4所示，其主要器件为ACS712ELC-05B电流传感器，它具有低噪音模拟信号路径、可通过新的滤波引脚设置器件带宽、极稳定的输出偏置电
【参考文献】：
期刊论文
[1]三电平NPC逆变器输出电流纹波的抑制研究[J]. 陈敏,陈权,胡存刚. 电力电子技术. 2020(01)
[2]谐波源通用的非线性单端口网络矩阵模型[J]. 葛鑫亮,刘有为. 中国电机工程学报. 2019(21)
[3]电动汽车用感应电机削弱振动和噪声的随机PWM控制策略[J]. 刘和平,刘庆,张威,苗轶如,刘平. 电工技术学报. 2019(07)
[4]一种零序注入的三电平中点钳位型变换器中点电位平衡控制策略[J]. 陈兮,黄声华,李炳璋,吴芳. 电工技术学报. 2019(02)
[5]三电平逆变器电解电容损耗与可靠性研究[J]. 李健瑞,陈权,胡存刚,陈敏. 电力电子技术. 2019(01)
[6]基于混合电压矢量预选的逆变器模型预测共模电压抑制方法[J]. 郭磊磊,韩东许,芮涛. 电力自动化设备. 2019(01)
[7]多功能并网逆变器的控制与柔性定制策略研究[J]. 江友华,邹明强,陈江伟,曹以龙. 电力电子技术. 2018(12)
[8]应用于模块化多电平变频器的电容电压脉动抑制技术综述[J]. 王泽,张凯,陈济民,廖凯文,刘万勋. 电工技术学报. 2018(16)
[9]一种N相中点钳位型三电平逆变器的PWM策略[J]. 姜卫东,李劲松,王金平,李来保,翟飞. 电工技术学报. 2019(10)
[10]三电平逆变器同步不连续空间矢量调制输出电流优化策略[J]. 谷鑫,刘潮,张国政,史婷娜,夏长亮. 电工技术学报. 2019(05)
博士论文
[1]多电平二极管箝位型逆变器PWM控制方法及相关问题的研究[D]. 胡存刚.合肥工业大学 2008
[2]电压型多电平变换器若干关键技术研究[D]. 陈权.合肥工业大学 2007
硕士论文
[1]风电变流器中直流侧电容可靠性评估及其提高措施的研究[D]. 薛赛.重庆大学 2017
[2]三电平ANPC逆变器中点电压和损耗分布平衡的研究[D]. 马大俊.安徽大学 2017
[3]三相变流器中直流母线电容的状态监测技术研究[D]. 吴宇.重庆大学 2016
[4]三相电压型PWM变换器调制方法及电流纹波研究[D]. 王岳东.重庆大学 2016
[5]基于关键器件的开关电源寿命预测[D]. 叶英豪.西安电子科技大学 2014
[6]机载电子设备在线可靠性评估与剩余寿命预测方法研究[D]. 王书锋.南京航空航天大学 2014
本文编号：3592750
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