三电平逆变器设计
本文关键词：三电平逆变器设计
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【摘要】：三电平逆变器在大容量、高压的场合得到了越来越多的应用。三多电平逆变器的多种控制策略中,空间矢量调制(SVPWM)算法具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点,成为人们关注的热点。本文首先介绍了二极管钳位型三电平逆变器的拓扑结构和基本工作原理、空间电压矢量(SVPWM)算法应用。然后,以上述原理为基础,研究了三电平逆变器SVPWM软件控制算法。建立了三电平逆变器系统数学模型,基于对控制对象的状态反馈解耦,提出把直流电机的双闭环控制应用于三电平逆变器中,使其具有良好的动态性能和稳态性能,并且保证输出电压波形正弦性高。经过理论研究后,采用MATLAB/SIMULINK搭建了系统的仿真模型,实现了基于SVPWM算法的控制策略,通过仿真验证了该系统的可行性。利用实验室资源,综合搭建了二极管钳位型三电平逆变器硬件电路结构,主要包括主电路和隔离驱动电路,FPGA编程采用Altera的EP2C80208C型芯片,包括SVPWM控制策略的编程。通过硬件和软件的不断调试,分析得到的实验波形和数据,证明了课题设计的SVPWM控制策略的正确性,得到良好的电压波形。
【关键词】：三电平逆变器 空间矢量调制 FPGA MATLAB
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：
- 中文摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 1.绪论9-15
- 1.1 课题的研究背景及现状9-10
- 1.2 三电平逆变器的拓扑结构10-13
- 1.2.1 飞跨电容箝位型三电平逆变器10-11
- 1.2.2 级联型三电平逆变器11-12
- 1.2.3 二极管箝位型逆变器12-13
- 1.3 三电平逆变器的控制策略13
- 1.4 本论文研究目的及主要内容13-15
- 2.逆变电路拓扑结构及坐标转换15-20
- 2.1 逆变电路的拓扑结构和工作原理15-18
- 2.1.1 二极管钳位式逆变电路的拓扑结构15-16
- 2.1.2 二极管钳位式逆变电路的工作原理16-18
- 2.2 坐标转换18-20
- 2.2.1 Clark转换18-19
- 2.2.2 Park转换19-20
- 3.三电平逆变器SVPWM控制策略20-31
- 3.1 三电平逆变器SVPWM策略20-21
- 3.2 参考矢量区域判断21-23
- 3.2.1 大扇区判断21-22
- 3.2.2 小扇区判断22-23
- 3.3 空间矢量作用时间的计算23-27
- 3.4 空间矢量顺序确定27-28
- 3.5 中点电压不平衡分析28-31
- 4.三电平逆变器的MATLAB仿真31-41
- 4.1 矩阵实验室简介31
- 4.2 三电平逆变器的MATLAB仿真31-36
- 4.3 LC滤波器分析36-39
- 4.4 突加负载电压电流稳定性分析39-41
- 5.三电平逆变器的实现41-52
- 5.1 三电平逆变器硬件系统41-45
- 5.1.1 电磁兼容性设计41
- 5.1.2 硬件电路设计41-45
- 5.2 三电平逆变器软件系统45-49
- 5.3 三电平逆变器实验波形49-52
- 结论及展望52-53
- 参考文献53-56
- 攻读硕士学位期间发表学术论文情况56-57
- 致谢57-58
- 作者简介58-59
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