全调制度范围内三电平逆变器SVPWM算法的研究与实现

发布时间：2017-10-24 15:31

  本文关键词：全调制度范围内三电平逆变器SVPWM算法的研究与实现

  更多相关文章： 三电平逆变器 空间矢量脉宽调制 过调制 中点电位平衡 快速控制原型

【摘要】：三电平逆变器由于具有输出容量大、电压利用率高、谐波含量少等优点在当代工业界得到了广泛的应用。在三电平逆变器的多种调制算法中,空间矢量脉宽调制(Space Vector PWM, SVPWM)算法因其调制度范围广、电压输出波形好、易于数字化实现等特点,逐渐成为科研与工程领域关注的热点。随着研究的日益深入,为满足人们对于电机输出转矩与逆变器低压适用性的要求,如何继续扩大系统调制范围、获取更高的电压输出范围成为逆变器调制算法中亟待解决的问题。本文以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象,对空间矢量脉宽调制算法进行了系统全面的理论推导,重点研究了其在过调制范围的两种算法实现,为工程中解决三电平逆变器的全调制度范围应用问题提供可行性思路。首先,本文描述了三电平逆变器的拓扑结构,阐述了其运行机理,对空间矢量脉宽调制算法中的坐标变换、参考电压矢量定位、合成矢量作用时间的计算方法等基本原理进行了全面的理论推导,并基于MATLAB/Simulink搭建三电平逆变器SVPWM算法在线性调制区内的仿真模型。其次,论文重点针对三电平逆变器的过调制算法进行研究。借鉴经典双模式过调制理论对于过调制范围的区域划分方法,分别对两种过调制算法：即基于分段拟合的过调制算法与基于叠加原理的过调制算法,进行了算法分析与理论探究。基于MATLAB/Simulink软件对两种过调制算法进行了仿真模型的搭建,通过仿真结果对两种算法进行对比分析,并根据其输出性能与可实现性对其做出评价。再次,从二极管箝位式三电平逆变器拓扑结构特点角度出发,揭示了其中存在的中点电位波动原因,介绍了几种常用的中点电位平衡控制策略,利用电荷守恒定理给出了一种可在较大调制度范围应用的中点电位平衡控制方法,并通过MATLAB/Simulink仿真验证了平衡控制策略在不同直流侧电容参数情况下的可行性与有效性。最后,搭建了以dSPACE为控制器、三电平逆变器与鼠笼型三相异步电机为实物被控对象的实验平台,对全调制度范围内的SVPWM算法进行了快速控制原型(Rapid Control Prototying, RCP)设计与实验验证。实验结果证明了全调制度范围内三电平逆变器SVPWM算法的正确性与中点电位平衡控制的有效性。
【关键词】：三电平逆变器 空间矢量脉宽调制 过调制 中点电位平衡 快速控制原型
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 三电平逆变器的研究现状11-12
• 1.2.2 SVPWM过调制算法研究现状12-14
• 1.3 本论文主要研究内容14-15
• 第二章 二极管箝位式三电平逆变器SVPWM算法基础15-25
• 2.1 二极管箝位式三电平逆变器拓扑结构15-16
• 2.2 空间矢量状态分布图16-18
• 2.3 三电平逆变器的SVPWM算法分析18-22
• 2.3.1 三相/两相坐标变换(3/2变换)18-20
• 2.3.2 参考电压矢量所在扇区判断20
• 2.3.3 基本矢量作用时间的计算20-21
• 2.3.4 基本电压矢量的作用次序21-22
• 2.4 仿真研究22-25
• 第三章 三电平SVPWM过调制算法25-38
• 3.1 SVPWM过调制算法原理25-26
• 3.2 三电平SVPWM分段拟合法过调制算法设计26-30
• 3.2.1 过调制Ⅰ区26-28
• 3.2.2 过调制Ⅱ区28-30
• 3.3 三电平SVPWM叠加法过调制算法设计30-33
• 3.3.1 过调制Ⅰ区30-31
• 3.3.2 过调制Ⅱ区31-33
• 3.4 仿真研究33-38
• 3.4.1 分段拟合法过调制算法仿真33-35
• 3.4.2 叠加法过调制算法仿真35-38
• 第四章 三电平逆变器中点电位平衡控制研究38-49
• 4.1 中点电位波动现象的原因38-41
• 4.2 中点电位平衡控制方法41-44
• 4.3 仿真研究44-49
• 第五章 全调制度内三电平逆变器SVPWM实验验证49-58
• 5.1 实验平台49-52
• 5.1.1 dSPACE实验平台介绍49-51
• 5.1.2 快速控制模型技术51-52
• 5.2 实验结果与分析52-58
• 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果64

【参考文献】

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本文编号：1089400