T型三电平逆变器的中点电位控制算法研究

发布时间：2017-10-21 00:03

  本文关键词：T型三电平逆变器的中点电位控制算法研究

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【摘要】：三电平逆变器有着大容量,耐压等级高,输出电流谐波含量少,开关损耗小等诸多优点,是高压大功率场合非常理想的选择之一。但是,三电平逆变器也有着无法避开的缺陷——中点电位平衡问题。三电平逆变器中点电位的不平衡会导致在输出电压中出现低次谐波,造成电压畸变,严重降低电能质量。同时,中点电位的不平衡还会增加功率开关管和直流母线侧的电压应力。所以,三电平逆变器的中点电位平衡问题成为了各国学者们研究的热点。本文主要针对T型三电平的中点电位平衡的控制问题展开研究。本文首先介绍了T型三电平逆变器的拓扑结构和工作原理,分析了其输出电压和开关状态的对应关系和换流过程。研究了目前运用较为广泛的空间矢量调制算法(SVPWM)的调制原理和实现方式,并对SVPWM调制算法进行了仿真。根据SVPWM调制算法的作用原理,分析了中点电位不平衡对空间矢量作用影响和输出波形的影响。为了解决中点电位平衡控制的问题,本文从调制算法以及有功电流无功电流两个方面分析了导致中点电位不平衡的原因。根据SVPWM调制算法中的不同矢量对中点电位的影响,采用分配因子法,通过改变冗余小矢量的作用时间的方法来达到控制中点电位平衡的目的。在计算分配的时间因子时,分别采用了滞环控制、PI控制、中点电荷守恒控制、中点平均电流为零控制四种不同的算法,并将四种算法进行了仿真,对比分析了四种算法在不同工作条件下的优劣。针对传统的SVPWM调制算法在调制比较高、功率因素角较大的情况下利用分配因子法无法很好的控制中点电位平衡的问题,本文采用了一种新的调制算法——虚拟空间矢量调制算法,此种算法将空间矢量调制算法中的中矢量的作用时间划出一部分作为小矢量的作用时间,使得在单个调制周期内中点平均电流始终为零,更有利于实现中点电位的平衡。最后,针对虚拟空间矢量调制算法无法对中点电位的偏差进行修正的问题,本文提出了一种优化虚拟空间矢量调制算法的方法,该方法通过选取合适的冗余小矢量,改变其作用时间,对虚拟空间矢量调制算法下的中点电位的偏差进行了修正,同时,本文还对优化前与优化后的虚拟空间矢量调制算法的中点电位波动情况进行了仿真和对比,仿真结果证明,在多种工作状况下,优化后的虚拟空间矢量调制算法均能有效的抑制中点电位的波动,达到控制中点电位平衡的目的。
【关键词】：T型三电平 空间矢量调制算法 中点电位平衡 虚拟空间矢量调制算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 多电平拓扑结构研究现状11-13
• 1.2.2 多电平调制算法研究现状13-15
• 1.2.3 中点电位平衡控制研究现状15-17
• 1.3 本文的主要内容17-18
• 第二章 T型三电平逆变器中点电位不平衡影响分析18-36
• 2.1 T型三电平工作状态分析18-21
• 2.2 三电平SVPWM算法原理21-33
• 2.2.1 T型三电平空间电压矢量的分布21-25
• 2.2.2 扇区判断25-28
• 2.2.3 矢量的选择与时间计算28-30
• 2.2.4 时间状态分配30-31
• 2.2.5 SVPWM算法的MATLAB仿真31-33
• 2.3 中点电位不平衡对空间矢量作用的不良影响分析33-35
• 2.3.1 中点电位偏移对小矢量作用的影响33-34
• 2.3.2 中点电位偏移对中矢量作用的影响34-35
• 2.3.3 中点电位偏移对大矢量作用的影响35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 基于分配因子思想的中点电位控制算法研究36-54
• 3.1 SVPWM调制算法对中点电位的影响36-41
• 3.1.1 不同开关矢量作用下的等效电路36-38
• 3.1.2 零矢量和大矢量对中点电位的影响38-39
• 3.1.3 中矢量对中点电位的影响39-40
• 3.1.4 小矢量对中点电位的影响40-41
• 3.2 有功电流和无功电流对中点电位的影响41-44
• 3.3 SVPWM调制算法下的中点电位平衡控制44-47
• 3.3.1 滞环控制45
• 3.3.2 PI控制45-46
• 3.3.3 中点电荷守恒控制46-47
• 3.3.4 中点平均电流为零控制47
• 3.4 仿真结果与对比分析47-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 基于虚拟空间矢量的中点电位平衡算法研究54-68
• 4.1 SVPWM调制算法的中点电位可平衡控制区域分析54-55
• 4.2 虚拟空间矢量调制算法（VSVPWM）55-62
• 4.2.1 虚拟矢量的合成55-58
• 4.2.2 虚拟矢量的选择58-59
• 4.2.3 发波顺序59-60
• 4.2.4 合成矢量的作用时间与分配60-62
• 4.3 虚拟空间矢量调制算法下的中点电位平衡控制62-63
• 4.4 仿真与分析63-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 全文总结68
• 5.2 后续工作展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杜恩利;何礼高;李旭;马彦林;;三电平逆变器中点平衡的参数自整定模糊控制[J];电力电子技术;2011年01期

2 王付胜;张长信;文家燕;刘健哲;;有功无功对三电平中点不平衡的影响[J];电力电子技术;2012年03期

3 王克智;赵文瀚;王韬;杨刚;程国栋;耿乙文;;一种中点电位平衡控制和共模电压抑制策略[J];工矿自动化;2014年09期

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本文编号：1070109