ANPC三电平有源电力滤波器研究

发布时间：2017-08-06 00:02

  本文关键词：ANPC三电平有源电力滤波器研究

  更多相关文章： 有源中点钳位 有源电力滤波器 损耗分布 中点电位 三相四线制

【摘要】：随着电网谐波和无功污染日益严重,以及人们对电能质量要求的不断提高,有源电力滤波器作为一种有效的解决方案得到了人们广泛的研究和应用。传统的中点钳位(NPC)结构有源电力滤波器存在功率器件损耗不均衡的缺陷,部分器件发热严重,制约有源电力滤波器容量的提升,同时降低有源电力滤波器的可靠性。有源中点钳位(ANPC)结构克服了NPC结构的不足,可以实现各功率器件损耗的均衡分布。因此,本文将ANPC三电平拓扑结构应用于有源电力滤波器中,并对其损耗分布、中点电位控制等方面进行详细的研究。论文首先阐述了ANPC三电平有源电力滤波器的工作原理,对ANPC变流器的两种传统PWM调制策略进行了分析和比较。根据PI控制和重复控制各自的优缺点设计了PI+重复控制器及相应的参数,并对控制器的稳定性进行了分析。然后,论文选取一种较为精确并且易于实现的功率器件损耗计算方法,建立等效热阻模型,通过引入结温参数来增加功率器件损耗计算的准确性。对比两种PWM调制方式下ANPC变流器内各功率器件的损耗,提出一种改进的PWM调制方案,在变流器总损耗不变的情况下,可实现各功率器件之间的损耗均匀分布,并将该方案应用于采用IGBT模块的ANPC变流器损耗分布优化。最后,研究了三相三线制有源电力滤波器中点电位波动模型,在零序电压注入法的基础上,提出一种基于电流参考的中点电位平衡控制方案,并推导出所需参考电流的计算方法。通过理论分析和仿真证明了三相四线制有源电力滤波器具有中点电位自动平衡能力,分析了三相三线制和三相四线制中点电位平衡控制的区别与联系,将三相三线制中点电位平衡控制策略直接应用于三相四线制有源电力滤波器,用于减少直流侧中点电位波动。针对基于零序电压注入的中点电位平衡控制方法存在中点电位可控区域这一限制,引入悬浮电容改进ANPC变流器拓扑结构并讨论了悬浮电容对直流侧电容电压的影响,使得极端情况下中点电位平衡得以保障。
【关键词】：有源中点钳位 有源电力滤波器 损耗分布 中点电位 三相四线制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN713.8;TM761
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 三电平变流器拓扑结构11-13
• 1.2.2 谐波检测方法13-14
• 1.2.3 有源电力滤波器控制策略14-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 有源电力滤波器控制器设计与稳定性分析19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 ANPC三电平有源电力滤波器的原理19-22
• 2.2.1 ip-iq谐波电流检测方法20-21
• 2.2.2 ANPC拓扑结构PWM调制策略21-22
• 2.3 有源电力滤波器控制器设计22-28
• 2.3.1 控制系统整体方案22-24
• 2.3.2 重复控制器参数设计24-27
• 2.3.3 仿真验证27-28
• 2.4 有源电力滤波器稳定性分析28-30
• 2.4.1 PI控制稳定性分析29-30
• 2.4.2 重复控制稳定性分析30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 有源中点钳位结构损耗分布研究31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 功率器件损耗计算方法31-36
• 3.2.1 IGBT损耗计算方法32-33
• 3.2.2 快恢复二极管损耗计算方法33-34
• 3.2.3 IGBT模块散热分析34-36
• 3.3 工频周期ANPC结构损耗分布36-43
• 3.3.1 两种PWM调制方式下的损耗计算36-41
• 3.3.2 两种PWM调制方式下损耗分布对比41-43
• 3.4 损耗分布控制策略43-47
• 3.4.1 功率器件损耗分布控制43-44
• 3.4.2 模块损耗分布控制44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章APF中点电位平衡控制48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 APF中点电位波动模型48-51
• 4.3 中点电位平衡控制51-53
• 4.4 三相四线制APF中点电位平衡控制53-57
• 4.4.1 三相四线制APF中点波动分析53-55
• 4.4.2 三相四线制APF中点电位平衡控制55-57
• 4.5 辅助中点电位平衡控制57-61
• 4.5.1 中点电位可控区域57-58
• 4.5.2 改进型ANPC拓扑结构58-61
• 4.6 本章小节61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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2 周京华;李正熙;刘坤;;基于载波的三电平逆变器PWM调制策略研究[J];电气自动化;2008年02期

3 蒋正荣;黄波;李正熙;;三电平有源电力滤波器中点电位平衡控制[J];电力电子技术;2015年01期

4 周雒维,张东,杜雄,谢品芳;一种新型的串联型有源电力滤波器[J];中国电机工程学报;2005年14期

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李新瑞;NPC三电平逆变器及其中点电位平衡的研究[D];中国石油大学;2009年

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本文编号：627468