基于三电平逆变器的有源电力滤波器研究
本文关键词：基于三电平逆变器的有源电力滤波器研究
更多相关文章： 有源电力滤波器 三电平 二极管中点钳位 开关电源 SVPWM 热过载
【摘要】：电力电子技术的飞速发展,使得由电力电子装置构成的非线性负荷运用越来越多,造成电网谐波污染严重,电能质量下降。在这种情况下,电网谐波补偿成为了必要。随着谐波污染加大,大容量的有源电力滤波器技术将成为了实际应用的主流。因此,本文的研究对象为大容量的基于二极管中点钳位型三电平有源电力滤波器。首先从二极管中点钳位型三电平有源电力滤波器的拓扑结构出发,分析了其工作原理,并推导了该结构的数学模型。分析基于瞬时无功理论的谐波检测方法及谐波补偿方法。通过理论推导和公式推导阐明了三电平SVPWM调制原理。然后讨论了二极管中点钳位型三电平逆变器的两个主要缺点,直流侧中性点电位漂移和个别开关出现热过载的情况。针对直流侧中性点电位漂移采用的方法是通过优化算法来控制中点电位。而对于内外管损耗分配不均的问题本文提出的方法是采用的策略是利用冗余小矢量对逆变器过热开关重新分配负载,使得过载开关上的负载减少,热量从受影响的开关转移到其它开关,而不需要增加额外的硬件。接着设计了一种二极管中点钳位型三电平有源电力滤波器的辅助电源。该电源在启动时采用电网供电,在逆变器直流侧电压达到额定值时,从逆变器直流侧储能电容的下电容取电。开关电源的最大输入电压仅为三电平逆变器直流侧额定电压的1/2,并且在逆变器主系统突然掉电后,开关电源仍能工作一段时间,保证了掉电后保护动作依然能可靠执行,提高了逆变器主系统的安全性。设计了储能电容放电回路,使得系统正常工作时,放电回路无损耗,当逆变器直流侧掉电后,给储能电容提供放电回路。实验结果证明了该辅助电源的可行性。接着对二极管中点钳位型三电平有源电力滤波器的理论部分进行了仿真分析,包括谐波检测,谐波补偿及SVPWM算法的仿真,并对仿真结果进行了分析。最后设计了二极管中点钳位型三电平有源电力滤波器系统实验平台。先对系统主电路各个参数进行了设计,介绍了逆变器的设计过程以及LCL滤波器的参数选择,对控制板采样电路和驱动电路进行了设计。然后给出了实验平台系统的软件主程序、直流侧电压控制程序、谐波电流检测和AD子程序流程图。最后分析了实验结果。
【关键词】：有源电力滤波器 三电平 二极管中点钳位 开关电源 SVPWM 热过载
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM761
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-11
- 第1章 绪论11-18
- 1.1 课题研究的背景和意义11-12
- 1.2 国内外的研究现状12-16
- 1.2.1 有源电力滤波器研究现状12-13
- 1.2.2 多电平高压大容量逆变电路研究现状13-16
- 1.3 本文主要研究内容16-18
- 第2章 三电平有源电力滤波器的原理和控制18-33
- 2.1 三电平有源电力滤波器18-24
- 2.1.1 拓扑结构18-19
- 2.1.2 数学模型的建立19-24
- 2.2 有源电力滤波器的谐波检测技术24-25
- 2.3 有源电力滤波器的谐波电流补偿控制25-27
- 2.4 二极管中点钳位型三电平逆变器SVPWM调制技术27-32
- 2.4.1 判断参考矢量所在的大扇区29
- 2.4.2 判断参考矢量所在的小扇区29-30
- 2.4.3 输出电压矢量的作用时间30-32
- 2.4.4 开关矢量的作用顺序32
- 2.5 本章小结32-33
- 第3章 三电平逆变器中点电位平衡及热过载保护33-42
- 3.1 中性点电位平衡33-37
- 3.1.1 电压矢量对中性点电压的影响34-35
- 3.1.2 中性点电位平衡控制原理35-37
- 3.2 热过载保护37-41
- 3.2.1 开关导通时间37-39
- 3.2.2 热过载保护策略39
- 3.2.3 权衡中性点平衡和热过载保护39-41
- 3.3 本章小结41-42
- 第4章 一种适用于三电平逆变器的辅助电源设计42-50
- 4.1 供电及保护电路原理与设计42-46
- 4.1.1 输入电压钳位电路43-44
- 4.1.2 电容中点电位偏差抑制电路44-45
- 4.1.3 电容能量释放电路45-46
- 4.2 开关电源主参数设计46-48
- 4.2.1 反激变换器工作模式47
- 4.2.2 高频变压器参数设计47-48
- 4.3 开关电源测试48-49
- 4.4 本章小结49-50
- 第5章 三电平有源电力滤波器的仿真研究50-60
- 5.1 谐波检测仿真50-54
- 5.2 SVPWM算法仿真54-55
- 5.3 三电平有源电力滤波器的仿真55-59
- 5.4 本章小结59-60
- 第6章 三电平有源电力滤波器实验平台的研制60-72
- 6.1 实验平台结构60-61
- 6.2 主电路参数设计61-63
- 6.2.1 直流母线电容参数61
- 6.2.2 三电平逆变器参数设计61-62
- 6.2.3 输出滤波器参数62-63
- 6.3 控制电路的设计63-66
- 6.3.1 DSP以及外围电路63-64
- 6.3.2 电压、电流检测电路64-65
- 6.3.3 IGBT单管驱动电路的设计65-66
- 6.4 系统软件设计66-69
- 6.4.1 CCS3.3 简介66-67
- 6.4.2 系统流程图67-69
- 6.5 实验结果69-71
- 6.5.1 电网过零检测69-70
- 6.5.2 直流侧电压测试70
- 6.5.3 谐波电流检测测试70-71
- 6.6 本章小结71-72
- 第7章 总结与展望72-74
- 7.1 总结72-73
- 7.2 展望73-74
- 参考文献74-80
- 致谢80-81
- 附录A 攻读学位期间取得的研究成果81
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Norbert Pluschke;Thomas Grasshoff;;更高效的三电平逆变器[J];电源世界;2010年07期
2 樊昊飞;;一种三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法的研究和仿真[J];科技创业家;2012年18期
3 郭虎成;;三电平逆变器控制技术研究现状[J];机械制造与自动化;2013年01期
4 古小科;杨景常;张子玉;唐云波;;一种新型的三相三电平逆变器[J];电力电子技术;2013年05期
5 易荣,吴浩烈;三电平逆变器异步电机空间矢量控制技术与仿真研究[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2003年02期
6 王辉 ,聂卫民;三电平逆变器的发展及应用[J];大众用电;2004年02期
7 康劲松,陶生桂;三电平逆变器系统直接转矩复式控制[J];同济大学学报(自然科学版);2005年03期
8 罗洁;桂武鸣;刘子建;;三电平逆变器的空间矢量脉宽调制方法[J];电气传动自动化;2006年04期
9 王巍;罗隆福;;地铁车辆三电平逆变器主传动系统仿真[J];科学技术与工程;2007年06期
10 李山;刘述喜;王明渝;贺晓蓉;;三电平逆变器控制方式性能比较[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李明;朱圆;韩迎朝;;基于扇区细分的三电平逆变器直接转矩控制系统研究[A];第十七届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2007年
2 李爽;刘浩;;三相三电平逆变器控制系统研究[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年
3 王菲;王勇;傅e，
本文编号：738407
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/738407.html
