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有源中点箝位型三电平逆变器控制策略的优化研究

发布时间:2017-08-28 10:15

  本文关键词:有源中点箝位型三电平逆变器控制策略的优化研究


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【摘要】:随着电力电子技术发展,逆变器容量与开关频率的需求进一步提升,多电平逆变器凭借其输出电压波形质量好、谐波畸变率低、效率高等优点在中高压大容量场合得到广泛的应用。本文在对已有多电平算法研究的基础上,对有源中点箝位(Active Neutral-Point-Clamped, ANPC)型三电平逆变器的调制方法、中点电压平衡、共模电压抑制和功率器件损耗分布等问题进行了研究。论文的主要内容包括以下几点:1.分析了SHEPWM与SVPWM的联系,提出了一种ANPC型逆变器中点电压平衡的SHEPWM控制策略,在不改变SHEPWM消谐效果的前提下,有效控制ANPC型三电平逆变器中点电压的平衡。2.将SHEPWM三相输出开关状态等效为空间矢量,改变SHEPWM三相输出开关状态从而抑制逆变器输出的共模电压最大幅值;3.在上述研究的基础上,采用了一种ANPC型三电平逆变器中点电压与共模电压的多目标改进型虚拟空间矢量优化控制策略,在控制中点电压平衡的同时,有效抑制逆变器共模电压输出;4.介绍了三电平逆变器损耗的数学模型,对ANPC型三电平逆变器的工作方式与损耗平衡原理进行了分析,采用两种不同的工作模态,有效控制了ANPC型三电平逆变器各功率器件的损耗分布平衡。5.在Matlab/Simulink中搭建了ANPC型三电平逆变器仿真平台,并在实验室的ANPC型三电平逆变器实验平台上进行了实验验证,通过仿真与实验验证了提出的优化算法的可行性与有效性。
【关键词】:三电平 有源中点箝位 中点电压 共模电压 损耗分布
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM464
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-11
  • 第一章 绪论11-24
  • 1.1 多电平逆变器研究背景及现状11-14
  • 1.1.1 多电平逆变器的定义11-12
  • 1.1.2 多电平逆变器的研究背景及现状12-14
  • 1.2 多电平逆变器的拓扑结构14-21
  • 1.2.1 二极管箝位型多电平逆变器拓扑15-16
  • 1.2.2 电容箝位型多电平逆变器拓扑16-17
  • 1.2.3 ANPC型多电平逆变器拓扑17-19
  • 1.2.4 级联型多电平逆变器拓扑19-20
  • 1.2.5 通用型多电平逆变器拓扑20-21
  • 1.3 ANPC型三电平逆变器关键问题21-22
  • 1.4 论文内容及研究方法22-23
  • 1.5 本章小结23-24
  • 第二章 多电平逆变器脉宽调制技术24-34
  • 2.1 脉冲宽度调制方法24-30
  • 2.1.1 载波脉宽调制24-26
  • 2.1.2 空间矢量脉宽调制26-29
  • 2.1.3 特定谐波消除脉宽调制29-30
  • 2.2 三电平SHEPWM三相输出状态的矢量化30-33
  • 2.2.1 三电平SHEPWM与SVPWM的联系31-32
  • 2.2.2 三电平SHEPWM三相输出状态的矢量特性32-33
  • 2.3 本章小结33-34
  • 第三章 ANPC型三电平逆变器的控制算法及其优化34-52
  • 3.1 ANPC型三电平逆变器中点电压的平衡34-41
  • 3.1.1 三电平SVPWM各空间矢量对中点电压的影响34-37
  • 3.1.2 改进SHEPWM方式控制中点电压的平衡37-41
  • 3.2 ANPC型三电平逆变器共模电压的抑制41-47
  • 3.2.1 共模电压的定义及危害41
  • 3.2.2 共模电压的抑制41-47
  • 3.3 中点电压平衡与共模电压抑制多目标控制策略47-50
  • 3.3.1 中点电位不平衡对共模电压的影响47-48
  • 3.3.2 中点电压平衡与共模电压抑制多目标控制48-50
  • 3.4 本章小结50-52
  • 第四章 ANPC型三电平逆变器的损耗分布平衡控制52-64
  • 4.1 ANPC型三电平逆变器的损耗分析52-53
  • 4.2 ANPC型三电平逆变器的损耗平衡控制53-60
  • 4.2.1 ANPC型三电平逆变器开关状态及换流路径分析53-55
  • 4.2.2 ANPC型三电平逆变器的损耗平衡控制55-60
  • 4.3 仿真与实验验证60-63
  • 4.4 本章小结63-64
  • 第五章 ANPC型三电平逆变器实验平台64-74
  • 5.1 实验平台总体64
  • 5.2 实验平台硬件电路64-70
  • 5.2.1 DSP+CPLD主控电路64-66
  • 5.2.2 主功率电路66-67
  • 5.2.3 电源电路67-68
  • 5.2.4 驱动电路68-69
  • 5.2.5 信号采样调理电路69-70
  • 5.3 实验平台软件流程70-73
  • 5.3.1 DSP程序流程71-72
  • 5.3.2 CPLD程序流程72-73
  • 5.4 本章小结73-74
  • 第六章 总结与展望74-76
  • 6.1 总结74-75
  • 6.2 展望75-76
  • 参考文献76-80
  • 附录80-81
  • 致谢81-82
  • 攻读硕士学位期间的主要学术成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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7 赵霞;方蒽;夏晨阳;屠伟;郭全军;;有源箝位型三电平变频器功率器件损耗分析[J];工矿自动化;2014年04期

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1 程龙;ANPC三电平并网变换器损耗研究[D];安徽大学;2015年

2 吕凤;基于DSP及FPGA的级联型多电平逆变器研究与设计[D];山东大学;2010年



本文编号:747541

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