16kW三相三电平NPC-Ⅰ型可逆PWM整流器的研发
发布时间：2021-02-20 23:11
电机是电力电子技术应用的重要领域,为了改善电机的控制性能和响应节能减排的号召,绝大多数电机采用变频调速控制,在实际使用最多的是交-直-交变频器,所以前级的整流电路必不可少。而传统的整流电路会造成电网“污染”,且无法实现能量回馈电网,这不符合当今时代的发展。PWM整流器可以实现网侧单位功率因数,且能可逆运行回馈电能,能有效的治理电网“污染”问题,并可减少补偿装置的投入,因此近年来高功率因数可逆PWM整流器的研究受到了广泛关注。本文以三相三电平NPC-I型PWM整流器拓扑为研究对象,分析了它的工作原理和动态换流情况,给出了三相三电平NPC-I型PWM整流器的可逆运行工作条件,通过引入开关函数建立了三种不同坐标系下的数学模型和等效电路。在d-q坐标系下,基于电流解耦的电网电压矢量定向控制研究了 PWM整流器的双闭环控制策略,其中电压外环用于稳定直流侧母线电压,电流内环用于跟踪网侧正弦电流。合理简化得到PWM整流器的控制模型,并给出了电压、电流环PI控制器参数的整定方法。与正弦脉宽调制（Sinusoidal PWM,SPWM）相比,空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Wid...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞跨电容型三相屯电平PWM整流器拓扑
?Ｃｄ２??Ｓａ４－｜｜＾￣＾?Ｓｃ４?－｜｜＾￣＾??图１．１飞跨电容型三相＝电平ＰＷＭ整流器拓扑??２）维也纳型??奥地利维也纳大学教授ＪＷ．Ｋｏｈｕ？提出ＶＩＥＮＮＡ拓扑，如图１．２（ａ）每个桥臂由３个功率幵??关管、４个整流二极管和２个快恢复二极管组成［２３，２４１。这种ＶＩＥＮＮＡ拓扑通过控制功率器件??的开关状态来控制每相的电流进行周期性地变化，且每相功率器件承受的耐压是母线电压的??１／２，不会存在桥臂发生直通的危险，提高了可靠性。Ｅ丄．Ｍ．Ｍｅｈｌ和Ｉ．Ｂａｒｂｉ将ＶＩＥＮＮＡ拓扑??进行优化［２５］，将两个功率开关管反向串联，且两个功率开关管开关动作一致，得到图１．２（ｂ），??减少了电踣二极管使用，进一步提高了可靠性。??Ｉ￣?Ｉ?１—￣￣??ｄ６?２ＳＤ，，?ｄ？?＋
日本学者ＡｋｒｉｒａＮａｂａｅ在ＩＥＥＥ的ＩＡＳ会议上提出二极管中点钳位型拓扑［２６］，简称ＮＰＣ－Ｉ??型拓扑。在两电平ＰＷＭ整流器的拓扑上，三相三电平ＮＰＣ－Ｉ型在每个桥臂上增加了两个功??率管和钳位二极管，如图１．３所示为三相三电平ＮＰＣ－Ｉ型ＰＷＭ整流器拓扑。??２ｉＤ＂ｓｎｒｔ?＾Ｕｂ，ｓ４?Ｊ??ｆ?Ｉ??ｎ?—＜＿?Ｂ?？ｔ［］?＾??＾?ｃ?？??－ｒ?ｉｆ＂＇?ｓＨｋ＾Ｊ?ｉ＇＾２?＿＿＋??—?—?—?＾ｄｃ２??Ｃｄ２?？??ｓ—ｐ?ｓｗ＿｜ｐ?ｓ＾ｌｊｊ??图１?３三相三电平ＮＰＣ－丨型ＰＷＭ整流器拓扑??由上图１．３可知三相桥臂的每相由４个功率开关器件（Ｓｉｒ?Ｓ＾Ｈａ＾ｃ）、２个钳位二极管??（ＤｉｐＤ＆ｈａ＾ｃ）组成，输出母线为两个电容串联，电容的中点与每相的钳位二极管相连构成??钳位电路。此电路具备以下优点：每相桥臂的开关器件所承受的电压应力为母线电压的１／２，??可以降低器件的耐压要求，减少成本；每相桥臂只有一个开关动作，实现三电平输出，当电??平状态犮生改变，办／汾也比较小，ＥＭＩ效果更加好；网侧电压、电流谐波含童更低；且三??相三电平ＮＰＣ－Ｉ型ＰＷＭ整流器的主电路和控制电路都比较简单，这样方便对系统进行控制，??易实现系统单位功率因数和电能的双向流动。基于以上优点，三相三电平ＮＰＣ型ＰＷＭ整??流器成为中压大功率多电平ＰＷＭ整流器的首要选择对象。??对于ＮＰＣ－Ｉ型结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]LCL滤波器串联阻尼参数优化新方法[J]. 陈曦,梁凯歌. 电子设计工程. 2019(06)
[2]基于直接功率控制的三电平PWM整流器设计[J]. 沈凤龙,满永奎,王建辉,姜浩. 电力电子技术. 2019(02)
[3]有源电力滤波器损耗计算方法的研究[J]. 刘栋,曾国宏,吴学智,刘京斗. 电力电子技术. 2019(02)
[4]三相三线三电平有源滤波器的优化3D-SVPWM法[J]. 王映品,徐晓刚,李兰芳,谢运祥,王裕. 电机与控制学报. 2019(01)
[5]2018版IEC谐波电流发射限值标准修订的变化趋势分析[J]. 扈罗全. 标准科学. 2018(11)
[6]基于双闭环PI控制的电流解耦控制系统研究[J]. 刘正宇,李俊桥,李政琦. 自动化与仪表. 2018(08)
[7]准单级功率变换的高效单相三端口功率因数校正变换器[J]. 贾益行,吴红飞,韩蒙,邢岩. 电力系统自动化. 2018(18)
[8]电压型PWM整流器无模型预测电流控制[J]. 张永昌,焦健,刘杰. 电气工程学报. 2018(06)
[9]三相PWM整流器滑模准PR控制算法研究[J]. 王良凯,马辉,危伟,王书征. 电气传动. 2019(07)
[10]改进微电网并网逆变器滞环电流控制策略[J]. 代满意,陈华,郑芬. 电力电子技术. 2018(04)
博士论文
[1]三电平NPC型整流器控制技术研究[D]. 桂石翁.华中科技大学 2015
[2]高功率因数可逆PWM变换器及其数字控制研究[D]. 方宇.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]三相电压型PWM整流器研究[D]. 吴波.安徽理工大学 2018
[2]三电平逆变的SVPWM算法研究[D]. 赵江峰.河北大学 2018
本文编号：3043488
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞跨电容型三相屯电平PWM整流器拓扑
?Ｃｄ２??Ｓａ４－｜｜＾￣＾?Ｓｃ４?－｜｜＾￣＾??图１．１飞跨电容型三相＝电平ＰＷＭ整流器拓扑??２）维也纳型??奥地利维也纳大学教授ＪＷ．Ｋｏｈｕ？提出ＶＩＥＮＮＡ拓扑，如图１．２（ａ）每个桥臂由３个功率幵??关管、４个整流二极管和２个快恢复二极管组成［２３，２４１。这种ＶＩＥＮＮＡ拓扑通过控制功率器件??的开关状态来控制每相的电流进行周期性地变化，且每相功率器件承受的耐压是母线电压的??１／２，不会存在桥臂发生直通的危险，提高了可靠性。Ｅ丄．Ｍ．Ｍｅｈｌ和Ｉ．Ｂａｒｂｉ将ＶＩＥＮＮＡ拓扑??进行优化［２５］，将两个功率开关管反向串联，且两个功率开关管开关动作一致，得到图１．２（ｂ），??减少了电踣二极管使用，进一步提高了可靠性。??Ｉ￣?Ｉ?１—￣￣??ｄ６?２ＳＤ，，?ｄ？?＋
日本学者ＡｋｒｉｒａＮａｂａｅ在ＩＥＥＥ的ＩＡＳ会议上提出二极管中点钳位型拓扑［２６］，简称ＮＰＣ－Ｉ??型拓扑。在两电平ＰＷＭ整流器的拓扑上，三相三电平ＮＰＣ－Ｉ型在每个桥臂上增加了两个功??率管和钳位二极管，如图１．３所示为三相三电平ＮＰＣ－Ｉ型ＰＷＭ整流器拓扑。??２ｉＤ＂ｓｎｒｔ?＾Ｕｂ，ｓ４?Ｊ??ｆ?Ｉ??ｎ?—＜＿?Ｂ?？ｔ［］?＾??＾?ｃ?？??－ｒ?ｉｆ＂＇?ｓＨｋ＾Ｊ?ｉ＇＾２?＿＿＋??—?—?—?＾ｄｃ２??Ｃｄ２?？??ｓ—ｐ?ｓｗ＿｜ｐ?ｓ＾ｌｊｊ??图１?３三相三电平ＮＰＣ－丨型ＰＷＭ整流器拓扑??由上图１．３可知三相桥臂的每相由４个功率开关器件（Ｓｉｒ?Ｓ＾Ｈａ＾ｃ）、２个钳位二极管??（ＤｉｐＤ＆ｈａ＾ｃ）组成，输出母线为两个电容串联，电容的中点与每相的钳位二极管相连构成??钳位电路。此电路具备以下优点：每相桥臂的开关器件所承受的电压应力为母线电压的１／２，??可以降低器件的耐压要求，减少成本；每相桥臂只有一个开关动作，实现三电平输出，当电??平状态犮生改变，办／汾也比较小，ＥＭＩ效果更加好；网侧电压、电流谐波含童更低；且三??相三电平ＮＰＣ－Ｉ型ＰＷＭ整流器的主电路和控制电路都比较简单，这样方便对系统进行控制，??易实现系统单位功率因数和电能的双向流动。基于以上优点，三相三电平ＮＰＣ型ＰＷＭ整??流器成为中压大功率多电平ＰＷＭ整流器的首要选择对象。??对于ＮＰＣ－Ｉ型结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]LCL滤波器串联阻尼参数优化新方法[J]. 陈曦,梁凯歌. 电子设计工程. 2019(06)
[2]基于直接功率控制的三电平PWM整流器设计[J]. 沈凤龙,满永奎,王建辉,姜浩. 电力电子技术. 2019(02)
[3]有源电力滤波器损耗计算方法的研究[J]. 刘栋,曾国宏,吴学智,刘京斗. 电力电子技术. 2019(02)
[4]三相三线三电平有源滤波器的优化3D-SVPWM法[J]. 王映品,徐晓刚,李兰芳,谢运祥,王裕. 电机与控制学报. 2019(01)
[5]2018版IEC谐波电流发射限值标准修订的变化趋势分析[J]. 扈罗全. 标准科学. 2018(11)
[6]基于双闭环PI控制的电流解耦控制系统研究[J]. 刘正宇,李俊桥,李政琦. 自动化与仪表. 2018(08)
[7]准单级功率变换的高效单相三端口功率因数校正变换器[J]. 贾益行,吴红飞,韩蒙,邢岩. 电力系统自动化. 2018(18)
[8]电压型PWM整流器无模型预测电流控制[J]. 张永昌,焦健,刘杰. 电气工程学报. 2018(06)
[9]三相PWM整流器滑模准PR控制算法研究[J]. 王良凯,马辉,危伟,王书征. 电气传动. 2019(07)
[10]改进微电网并网逆变器滞环电流控制策略[J]. 代满意,陈华,郑芬. 电力电子技术. 2018(04)
博士论文
[1]三电平NPC型整流器控制技术研究[D]. 桂石翁.华中科技大学 2015
[2]高功率因数可逆PWM变换器及其数字控制研究[D]. 方宇.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]三相电压型PWM整流器研究[D]. 吴波.安徽理工大学 2018
[2]三电平逆变的SVPWM算法研究[D]. 赵江峰.河北大学 2018
本文编号：3043488
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3043488.html
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