3kV/60kW模块化多电平换流器的研制

发布时间：2023-04-25 03:14

　　随着世界高新科技技术的不断发展,电力电子技术的发展也在日新月异,多个工程领域也需要新的电力电子技术来支撑。当今工程应用还是对高压大容量的电力电子技术装备需求最大,但是开关频率与器件功率损耗之间的矛盾关系仍制约着大功率开关器件在该领域的运用。如何能在保持或者降低开关频率的同时,保证系统的容量和输出质量成为研究的一个重点。在此背景下模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)应运而生,其通过将多个小功率模块的组合连接来提高系统的总容量和电压等级,同时也使得单个变换器的开关频率降低。鉴于这些技术特点,模块化多电平换流器成为解决电力电子器件在高压大容量领域应用问题的关键方案。本文在分析模块化多电平变换器工作原理和数学模型的基础上,重点对换流器的调制方法和环流抑制策略进行了深入的研究。并在此基础上研制了一台模块化多电平换流器实验样机。首先概括分析了模块多电平变换器的工作原理和数学模型。在介绍了几种比较常用于模块化多电平换流器的调制方法如最近电平逼近调制方法、载波移相正弦脉宽调制方法、载波层叠脉宽调制方法和空间矢量调制方法之间的优缺点之后,提出了一种更加...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本文研究的背景和意义
    1.2 模块化多电平换流器拓扑结构
    1.3 模块化多电平换流器调制方式
    1.4 模块化多电平换流器电压平衡控制
    1.5 模块化多电平换流器环流抑制策略
    1.6 本文的主要工作内容
第2章 模块化多电平换流器建模与调制方法
    2.1 模块化多电平换流器的基本结构和工作原理
        2.1.1 子模块基本结构和工作原理
        2.1.2 模块化多电平换流器的工作原理
    2.2 模块化多电平换流器的数学模型
    2.3 模块化多电平换流器调制方法
        2.3.1 几种调制方式
        2.3.2 非统一单载波调制方法
        2.3.3 调制方法仿真分析
    2.4 本章小结
第3章 环流分析和新型重复控制器的设计
    3.1 环流机理与成分分析
    3.2 传统比例谐振环流抑制策略
    3.3 重复控制策略原理
    3.4 基于环流特性的环流重复控制器设计
        3.4.1 改进环流重复控制器原理
        3.4.2 基于重复控制的系统控制策略
        3.4.3 环流抑制策略仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 模块化多电平换流器装置研制
    4.1 主电路硬件设计
        4.1.1 主电路构成
        4.1.2 子模块电容选取
        4.1.3 桥臂电抗选取
        4.1.4 功率单元模块选取
    4.2 控制系统硬件设计
        4.2.1 驱动扩展板设计
        4.2.2 DSP+FPGA的组合控制器设计
        4.2.3 控制模块保护设计
    4.3 控制系统软件设计
        4.3.1 I/O端口分配
        4.3.2 DSP软件设计
        4.3.3 FPGA软件设计
    4.4 本章小结
总结和展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间取得的研究成果



本文编号：3800589