大功率三电平PWM整流器的研究与设计

发布时间：2017-09-13 23:43

  本文关键词：大功率三电平PWM整流器的研究与设计

  更多相关文章： 大功率 三电平 PWM整流器 锁相环 空间矢量调制 特定谐波消除算法 谐波分析 中点平衡

【摘要】：本文以大功率三电平PWM整流器为研究对象,通过理论分析、软件仿真和样机实验等方法,对其数学模型、控制策略、调制算法及一些相关问题进行了深入的研究。本文首先分析了二极管中点箝位型三电平PWM整流器的工作原理,并由此推导了其在三相静止坐标系下的数学模型；然后分别基于幅值恒定和恒功率的坐标变换原则,建立了对应的三电平PWM整流器的d-q模型,为后文控制系统的设计奠定了基础,也提供了方便。论文运用前馈解耦双闭环控制策略,在Matlab软件中搭建了NPC三电平PWM整流器的控制系统仿真平台。随后针对坐标变换所需的旋转角度,以电网电动势定向d轴,详细分析了电网在平衡与不平衡状态下的特性,给出了相应的锁相环解决方案,设计了过零锁相所需的同步脉冲板,通过实验证明了电网平衡状态下锁相环方法的有效性。论文重点研究了适用于NPC三电平整流器的脉宽调制算法,基于传统的SVPWM原理,从整流器交流侧电压谐波含量的角度出发,分析得出PN型小矢量交替首发的开关顺序可以有效消除偶次谐波。随后分别探讨了基于两电平的SVPWM调制算法和基于g-h坐标系下的SVPWM调制算法,旨在简化传统方法在数字系统实现时的繁杂计算,同样对其进行谐波分析,效果与传统方式一致。最后提出了一种特定谐波消除算法,将其成功运用到三电平PWM整流器双闭环控制系统中,结果表明该方法能够达到消除特定阶次谐波的目的。论文研究了NPC三电平PWM整流器的中点平衡问题,理论分析了造成中点电位偏移的原因,对比了多种中点平衡解决方案并最终选用f因子调节方式对中点电位进行有效控制。本文基于TMS320F28335数字开发板,研制了一套基于IPM模块的NPC三电平PWM整流器控制方案,并设计了西门子OP177B触摸屏的控制界面,可以保证控制信号和显示参数的准确互传。
【关键词】：大功率 三电平 PWM整流器 锁相环 空间矢量调制 特定谐波消除算法 谐波分析 中点平衡
【学位授予单位】：冶金自动化研究设计院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 课题研究现状11-19
• 1.2.1 大功率电力电子器件的发展11-12
• 1.2.2 PWM整流器的拓扑结构12-15
• 1.2.3 三电平PWM整流器的控制策略15-16
• 1.2.4 三电平PWM整流器的调制方法16-18
• 1.2.5 电网电压不平衡状态下的PWM整流器控制18-19
• 1.3 本文研究的主要内容19-20
• 第2章 三电平PWM整流器的数学模型20-30
• 2.1 三电平PWM整流器的工作原理20-22
• 2.2 三电平PWM整流器的数学模型22-25
• 2.3 三电平PWM整流器d-q模型的建立25-30
• 第3章 三电平PWM整流器控制系统研究30-48
• 3.1 三电平PWM整流器控制系统构成30-34
• 3.1.1 三电平PWM整流器的双闭环控制30-32
• 3.1.1.1 电流内环控制30-32
• 3.1.1.2 电压外环控制32
• 3.1.2 仿真平台的建立32-34
• 3.2 三电平PWM整流器锁相环研究34-48
• 3.2.1 电网平衡状态下的锁相环设计34-39
• 3.2.1.1 过零鉴相的开环锁相环34-36
• 3.2.1.2 单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)36-39
• 3.2.2 电网不平衡状态下的锁相环设计39-47
• 3.2.2.1 基于对称分量法的单同步坐标系软件锁相环39-42
• 3.2.2.2 基于双同步坐标系的解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL)42-47
• 3.2.3 小结47-48
• 第4章 三电平PWM整流器控制算法的研究48-82
• 4.1 三电平PWM整流器的谐波分析48-73
• 4.1.1 空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)的研究48-69
• 4.1.1.1 传统SVPWM算法48-59
• 4.1.1.2 基于两电平的SVPWM算法59-65
• 4.1.1.3 g-h坐标系下的SVPWM算法65-69
• 4.1.2 特定谐波消除脉宽调制算法(SHEPWM)69-73
• 4.1.3 小结73
• 4.2 三电平PWM整流器中点平衡的研究73-82
• 4.2.1 造成中点电位不平衡的原因73-77
• 4.2.2 应用f因子法解决中点不平衡问题77-82
• 第5章 三电平PWM整流器的实验研究82-90
• 5.1 实验平台介绍82-86
• 5.1.1 硬件设计82-84
• 5.1.2 软件设计84-86
• 5.2 实验波形86-90
• 第6章 结论与展望90-94
• 6.1 全文总结90-91
• 6.2 展望91-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-99
• 在学期间发表的学术论文99

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 罗华;赵世华;贺胜;郑连清;;多电平变换器拓扑结构的发展与现状[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年

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本文编号：846600