三电平变流器谐波特性分析与调制策略改进
发布时间：2022-01-27 06:12
随着经济的发展,变流器应用的电压等级越来越高、功率等级越来越大,多电平变流器应运而生。其中,由于三电平变流器拓扑结构、控制算法简单,研究也最为广泛。在三电平变流器中,调制算法一直是研究的热点。基于载波同相层叠（Phase Disposition,PD）和载波交替反相层叠（Alternative Phase Opposition Disposition,APOD）的正弦脉宽调制技术（Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM）在三电平变流器中应用最成熟。对于两种调制技术,传统研究只关注变流器输出电压谐波以及经过低阶滤波器后滤波电流的谐波特性。但随着社会对电能质量的要求越来越高,大量存在固有谐振点的高阶滤波器被广泛的应用在变流器系统中,变流器输出电压谐波经过滤波器后极有可能形成幅值较大的谐振电流,从而大大降低了输出电能质量和整个变流器系统的稳定性。因此,在三电平变流器外接高阶滤波器时,有必要深入分析两种调制方式的特点。本文首先分析了载波调制基本原理,在此基础上对三电平变流器分别采用载波同相层叠正弦脉宽调制（PD&SPWM）和载波交替反相层叠正弦脉宽...
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２三相飞跨电容三电平电路??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｆｌｙｉｎｇ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ｃｉｒｃｕｉｔ??
特定次谐波的消除。ＳＨＥＰＷＭ在低开关频率工况下，可以有效的消除低次谐波、??具有开关损耗低、电流纹波小等优点。因此，该调制算法在高压、大功率场合应??用较为广泛。三电平变流器中各相电压波形见图１－６，其中Ｕｘ为Ａ、Ｂ、Ｃ三相各??自的电压（ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）。其主要缺点是，在运算时一个开关周期内需要求解大量的??非线性方程组，以求出不同调制度下对应的开关角，造成了在闭环控制系统中难??以在提高变流器输出电压质量的同时兼顾系统的快速性和稳定性［４５］。??Ｕｘ??＂ｈ＇：?￣?ｉｌｌ￣￣￣?｜?３：丨／２?￣＂〇??图卜６?ＳＨＥＰＷＭ调制在三电平变流器中的相电压波形??Ｆｉｇ．?１－６?ＳＨＥＰＷＭ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｐｈａｓｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?ｉｎ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??１．２．４滤波器研％现状??载波调制通常在桥臂电压中含有大量的载波频率（开关频率次）及边带次谐??９??
场合的应用。为了解决低阶滤波器滤波能力有限及体积过大的问题，高阶低通滤??波器应运而生。高阶低通滤波器的基本思想是用更多数量的无源器件，来组成滤??波能力更强、体积更小的低通滤波器，常见的高阶低通滤波器，如图１－７所示。??由１－７图可见，通过在电网侧或负载侧增加一个小电感Ｌ２组成ＬＣＬ滤波器??［４Ｍ７］。因载波调制输出谐波大部分集中在开关频率处，ＬＬＣＬ、ＬＣＬ－ＬＣ１、ＬＣＬ－ＬＣ２??滤波器通过构造ＬＣ谐振支路，使其可以在特定频率处提供很强的滤波能力［４８－５〇］。??ＬＬＣＬ滤波器通过向电容Ｃｆ串联一电感Ｌｒ，构成ＬｒＣｆ串联谐振支路，并将谐振频??率设为开关频率。根据零阻抗特性，ＬＬＣＬ滤波器可以轻易把变流器输出的开关频??率次谐波旁路掉，从而进一步减小了滤波器体积。ＬＣＬ－ＬＣ１、ＬＣＬ－ＬＣ２滤波器通??过在电感支路构造一个ＬｒＣｒ并联支路，构成ＬｒＣｒ并联谐振，并将谐振频率设为开??关频率。根据并联谐振原理可知
【参考文献】：
期刊论文
[1]低开关频率下SHEPWM和SVPWM同步调制策略比较研究[J]. 王堃,游小杰,王琛琛,周明磊. 电工技术学报. 2015(14)
[2]风电系统网侧LLCL型滤波器特性分析及仿真研究[J]. 邵文权,张毅,程远,杨亚鹏,王建波. 电力建设. 2014(12)
[3]一种基于LLCL型滤波器的光伏逆变器分析与设计[J]. 田密,李郎,曾德根,郜阳. 变频器世界. 2014 (04)
[4]基于双调制波的三电平NPC变流器载波调制策略[J]. 李宁,王跃,王兆安. 电网技术. 2014(03)
[5]CRH2型动车组谐波电流仿真分析[J]. 吕大霖,余健明. 西安理工大学学报. 2012(04)
[6]基于零序注入的NPC三电平变流器中点电位反馈控制[J]. 谢路耀,金新民,吴学智,尹靖元,童亦斌. 电工技术学报. 2012(12)
[7]基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题[J]. 申张亮,郑建勇,梅军. 电力自动化设备. 2011(03)
[8]三电平逆变器中点平衡的参数自整定模糊控制[J]. 杜恩利,何礼高,李旭,马彦林. 电力电子技术. 2011(01)
[9]三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究[J]. 刘飞,查晓明,段善旭. 电工技术学报. 2010(03)
[10]CRH2型动车组谐波电流分析及仿真[J]. 刘玉洁,林飞,游小杰,郑琼林. 电力电子. 2009(04)
博士论文
[1]中高压功率变换相关技术的基础研究[D]. 费万民.浙江大学 2005
硕士论文
[1]三电平逆变器调制技术的评估与改进[D]. 梁家志.北京交通大学 2018
[2]三电平逆变器的PWM调制策略研究[D]. 梁政锋.电子科技大学 2016
[3]光伏LCL并网逆变器谐波抑制方法研究[D]. 贾学瑞.长沙理工大学 2016
[4]电力牵引系统的谐波分析及仿真研究[D]. 周诗林.西南交通大学 2015
[5]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
[6]电力机车和动车组谐波电流的仿真研究[D]. 盛彩飞.北京交通大学 2009
[7]三电平变换器SVPWM关键技术研究[D]. 苑春明.合肥工业大学 2008
本文编号：3611924
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２三相飞跨电容三电平电路??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｆｌｙｉｎｇ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ｃｉｒｃｕｉｔ??
特定次谐波的消除。ＳＨＥＰＷＭ在低开关频率工况下，可以有效的消除低次谐波、??具有开关损耗低、电流纹波小等优点。因此，该调制算法在高压、大功率场合应??用较为广泛。三电平变流器中各相电压波形见图１－６，其中Ｕｘ为Ａ、Ｂ、Ｃ三相各??自的电压（ｘ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）。其主要缺点是，在运算时一个开关周期内需要求解大量的??非线性方程组，以求出不同调制度下对应的开关角，造成了在闭环控制系统中难??以在提高变流器输出电压质量的同时兼顾系统的快速性和稳定性［４５］。??Ｕｘ??＂ｈ＇：?￣?ｉｌｌ￣￣￣?｜?３：丨／２?￣＂〇??图卜６?ＳＨＥＰＷＭ调制在三电平变流器中的相电压波形??Ｆｉｇ．?１－６?ＳＨＥＰＷＭ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｐｈａｓｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?ｉｎ?ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??１．２．４滤波器研％现状??载波调制通常在桥臂电压中含有大量的载波频率（开关频率次）及边带次谐??９??
场合的应用。为了解决低阶滤波器滤波能力有限及体积过大的问题，高阶低通滤??波器应运而生。高阶低通滤波器的基本思想是用更多数量的无源器件，来组成滤??波能力更强、体积更小的低通滤波器，常见的高阶低通滤波器，如图１－７所示。??由１－７图可见，通过在电网侧或负载侧增加一个小电感Ｌ２组成ＬＣＬ滤波器??［４Ｍ７］。因载波调制输出谐波大部分集中在开关频率处，ＬＬＣＬ、ＬＣＬ－ＬＣ１、ＬＣＬ－ＬＣ２??滤波器通过构造ＬＣ谐振支路，使其可以在特定频率处提供很强的滤波能力［４８－５〇］。??ＬＬＣＬ滤波器通过向电容Ｃｆ串联一电感Ｌｒ，构成ＬｒＣｆ串联谐振支路，并将谐振频??率设为开关频率。根据零阻抗特性，ＬＬＣＬ滤波器可以轻易把变流器输出的开关频??率次谐波旁路掉，从而进一步减小了滤波器体积。ＬＣＬ－ＬＣ１、ＬＣＬ－ＬＣ２滤波器通??过在电感支路构造一个ＬｒＣｒ并联支路，构成ＬｒＣｒ并联谐振，并将谐振频率设为开??关频率。根据并联谐振原理可知
【参考文献】：
期刊论文
[1]低开关频率下SHEPWM和SVPWM同步调制策略比较研究[J]. 王堃,游小杰,王琛琛,周明磊. 电工技术学报. 2015(14)
[2]风电系统网侧LLCL型滤波器特性分析及仿真研究[J]. 邵文权,张毅,程远,杨亚鹏,王建波. 电力建设. 2014(12)
[3]一种基于LLCL型滤波器的光伏逆变器分析与设计[J]. 田密,李郎,曾德根,郜阳. 变频器世界. 2014 (04)
[4]基于双调制波的三电平NPC变流器载波调制策略[J]. 李宁,王跃,王兆安. 电网技术. 2014(03)
[5]CRH2型动车组谐波电流仿真分析[J]. 吕大霖,余健明. 西安理工大学学报. 2012(04)
[6]基于零序注入的NPC三电平变流器中点电位反馈控制[J]. 谢路耀,金新民,吴学智,尹靖元,童亦斌. 电工技术学报. 2012(12)
[7]基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题[J]. 申张亮,郑建勇,梅军. 电力自动化设备. 2011(03)
[8]三电平逆变器中点平衡的参数自整定模糊控制[J]. 杜恩利,何礼高,李旭,马彦林. 电力电子技术. 2011(01)
[9]三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究[J]. 刘飞,查晓明,段善旭. 电工技术学报. 2010(03)
[10]CRH2型动车组谐波电流分析及仿真[J]. 刘玉洁,林飞,游小杰,郑琼林. 电力电子. 2009(04)
博士论文
[1]中高压功率变换相关技术的基础研究[D]. 费万民.浙江大学 2005
硕士论文
[1]三电平逆变器调制技术的评估与改进[D]. 梁家志.北京交通大学 2018
[2]三电平逆变器的PWM调制策略研究[D]. 梁政锋.电子科技大学 2016
[3]光伏LCL并网逆变器谐波抑制方法研究[D]. 贾学瑞.长沙理工大学 2016
[4]电力牵引系统的谐波分析及仿真研究[D]. 周诗林.西南交通大学 2015
[5]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
[6]电力机车和动车组谐波电流的仿真研究[D]. 盛彩飞.北京交通大学 2009
[7]三电平变换器SVPWM关键技术研究[D]. 苑春明.合肥工业大学 2008
本文编号：3611924
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