低开关频率下三电平变换器调制策略研究

发布时间：2017-09-15 11:21

  本文关键词：低开关频率下三电平变换器调制策略研究

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【摘要】：大功率变流器在工业生产中的广泛应用,是我国能源节约计划的重要举措。大功率半导体器件受工艺、功耗等的限制,往往只能在较低的开关频率(≤500Hz)下工作。本文以二极管箝位型三电平逆变器为对象,研究两种低开关频率下空间矢量调制策略;以三相桥式可控整流电路为对象,研究一种四象限整流器低开关频率下的简化调制策略。首先,针对传统的对称规则采样SVPWM在低开关频率下输出谐波性能差的问题,分别对采样频率和开关频率进行控制,使得采样频率是开关频率的2倍,实现不对称规则采样空间矢量调制(Asymmetric Space Vector Modulation Algorithm,ASVM)。利用二重傅里叶分析证明,在谐波含量方面,不对称采样调制相对于对称采样调制,可以减少部分基带谐波与边带谐波。Matlab/Simulink仿真对比ASVM与传统SVPWM的谐波性能,分析ASVM在低开关频率下降低谐波含量的情况。其次,通过分析同步对称波形的特征,研究三电平SVPWM同步对称调制时需满足的基本条件;详细研究同步对称调制的开关切换规则和具体实现步骤,使输出电压波形在任意整数脉冲下,实现同步、三相对称、1/2周期对称、1/4周期对称的调制效果。采用傅里叶分析理论证明同步对称的线电压不含偶次谐波、3及3的倍数次谐波,输出电压电流总谐波畸变率更低。研究同步对称调制下死区补偿与过调制补偿的方法。仿真验证该调制算法的可行性与有效性,并与传统异步调制SVPWM、相同脉冲数下SHEPWM的调制效果作对比,分析谐波特征。然后,研究四象限整流器简化调制策略,以电网同步开关方式控制IGBT,开关频率仅为50Hz。详细分析整流和回馈时,电路的工作原理和换流过程。利用傅里叶理论分析整流和回馈时网侧电流的谐波特性,当调制策略拓展至12脉波整流电路时,分析此时的电流谐波优化情况。建立整流器模型,研究电感电容的选型方法或给出参考值。仿真证明整流器整流和回馈时该调制策略的可行性,分析进线电感对整流器性能的影响与网侧电流谐波含量。最后,搭建三电平二极管箝位型逆变器和三相桥式整流器硬件平台完成实验,设计DSP和FPGA算法,验证上述调制算法在低开关频率不同调制度下的有效性,分析整流器在整流和回馈时电流谐波特性。
【关键词】：低开关频率 不对称采样 同步对称 傅里叶分析 整流回馈
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-20
• 1 绪论20-31
• 1.1 课题研究背景与意义20-22
• 1.2 国内外研究现状22-30
• 1.3 主要研究内容30-31
• 2 不对称空间矢量调制策略31-47
• 2.1 二极管箝位型三电平逆变器工作原理31-32
• 2.2 三电平空间矢量调制原理及简化算法32-37
• 2.3 不对称空间矢量调制策略37-42
• 2.4 仿真结果分析42-46
• 2.5 本章小结46-47
• 3 同步对称空间矢量调制策略47-63
• 3.1 同步对称空间矢量调制47-53
• 3.2 同步对称调制下死区补偿策略53-55
• 3.3 同步对称调制下过调制补偿策略55-56
• 3.4 仿真结果分析56-62
• 3.5 本章小结62-63
• 4 低开关频率下四象限整流器简化控制策略63-82
• 4.1 整流器主电路与控制策略63-64
• 4.2 换流过程分析64-70
• 4.3 整流器性能分析70-74
• 4.4 电路元件参数74-76
• 4.5 仿真结果分析76-81
• 4.6 本章小结81-82
• 5 实验及分析82-94
• 5.1 实验平台搭建82-84
• 5.2 控制系统硬件设计84-85
• 5.3 算法软件流程图85-87
• 5.4 实验结果与分析87-93
• 5.5 本章小结93-94
• 6 总结与展望94-96
• 参考文献96-101
• 作者简介101-103
• 学位论文数据集103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 伍小杰;董瑶;周娟;彭杨;;三电平逆变器基于参考电压分解的SVPWM算法[J];系统仿真学报;2009年19期

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本文编号：856219