一种低支撑电容的三相级联型中点钳位多电平变流器
发布时间：2023-03-11 22:54
多电平变流器可实现高压大功率输出,在开关应力、谐波品质和系统效率等方面具有诸多优势,已经在新能源发电和大功率交流调速等领域广泛应用。本文通过总结目前已有多电平变流器的优缺点后,研究了一种三相级联型中点钳位多电平变流器。该三相变流器具有开关器件电压应力小,易于实现模块化等优点。另外,相较于传统三相级联型H桥多电平变流器,可有效减少直流侧所需电压源的数目,从而减小变流装置的体积。通过分析三相级联型中点钳位多电平变流器的拓扑结构和工作原理,采用了载波层叠和载波相移的混合调制策略。并在此基础之上,对变流器各模块直流侧中点电位脉动问题进行了分析,通过监测输出电流和各模块中点电位并实时切换有利矢量的方法,实现了变流器各模块单元的中点电位平衡。同时基于该中点电位平衡控制策略,对变流器各模块直流侧电容的选取进行了理论分析。随后将不控整流电路与所研究变流器组成变频系统,通过对直流母线电压波动造成的输出电压畸变问题进行相关分析,研究了基于调制波重构的降电容策略,从而在直流侧采用较小电容的情况下,仍能输出具有良好谐波品质的交流侧电压。然后对该降电容策略在本研究变流器的实现方法和直流侧电容的进一步确定进行了分...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 多电平变流器的研究现状
1.2.1 二极管钳位型多电平变流器
1.2.2 飞跨电容钳位型多电平变流器
1.2.3 级联型多电平变流器
1.3 降电容策略的研究现状
1.3.1 基于单相输入的变频系统降电容策略
1.3.2 基于三相输入的变频系统降电容策略
1.4 本文主要的研究内容
第2章 三相级联型中点钳位多电平变流器分析
2.1 三相级联型中点钳位多电平变流器的结构及工作原理
2.1.1 三相级联型中点钳位多电平变流器的结构
2.1.2 三相级联型中点钳位多电平变流器的工作原理
2.1.3 三相级联型中点钳位多电平变流器的扩展
2.2 三相级联型中点钳位多电平变流器的调制策略
2.2.1 载波相移PWM调制策略
2.2.2 载波层叠及载波相移混合调制策略
2.2.3 调制策略仿真验证及分析
2.3 中点电位平衡控制
2.3.1 中点电位脉动分析及其平衡控制策略
2.3.2 基于中点电位平衡控制策略的直流侧电容设计
2.4 中点电位平衡控制策略仿真分析
2.4.1 阻性负载验证
2.4.2 阻感性负载验证
2.5 本章小结
第3章 基于调制波重构技术的降电容策略
3.1 直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.1.1 三相模块单元直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.1.2 单相模块单元直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.1.3 基于三相输入时直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.2 降电容策略分析
3.2.1 逆变侧输出电压畸变原理分析
3.2.2 调制波重构原理
3.2.3 调制波重构技术的实现
3.2.4 调制波重构技术下直流侧电容的确定
3.3 基于调制波重构技术降电容策略的仿真验证
3.3.1 基于单相输入时输出频率50Hz阻性负载验证
3.3.2 基于单相输入时输出频率50Hz阻感性负载验证
3.3.3 基于单相输入时输出频率10Hz阻性负载验证
3.3.4 基于单相输入时输出为大功率负载验证
3.3.5 基于三相输入时的仿真验证
3.4 本章小结
第4章 系统硬软件的相关设计
4.1 系统主电路参数设计
4.1.1 开关器件的选型
4.1.2 缓冲电路设计
4.1.3 交流侧LC滤波器的设计
4.2 系统控制电路参数设计
4.2.1 采样电路的设计
4.2.2 驱动电路的设计
4.3 系统的软件设计
4.3.1 调制波重构的数字实现
4.3.2 DSP及 FPGA程序流程
4.4 本章小结
第5章 实验结果分析
5.1 中点电位平衡控制策略验证
5.2 基于调制波重构的降电容策略验证
5.2.1 输出频率为50Hz时阻性负载验证
5.2.2 输出频率为10Hz时阻性负载验证
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3760418
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 多电平变流器的研究现状
1.2.1 二极管钳位型多电平变流器
1.2.2 飞跨电容钳位型多电平变流器
1.2.3 级联型多电平变流器
1.3 降电容策略的研究现状
1.3.1 基于单相输入的变频系统降电容策略
1.3.2 基于三相输入的变频系统降电容策略
1.4 本文主要的研究内容
第2章 三相级联型中点钳位多电平变流器分析
2.1 三相级联型中点钳位多电平变流器的结构及工作原理
2.1.1 三相级联型中点钳位多电平变流器的结构
2.1.2 三相级联型中点钳位多电平变流器的工作原理
2.1.3 三相级联型中点钳位多电平变流器的扩展
2.2 三相级联型中点钳位多电平变流器的调制策略
2.2.1 载波相移PWM调制策略
2.2.2 载波层叠及载波相移混合调制策略
2.2.3 调制策略仿真验证及分析
2.3 中点电位平衡控制
2.3.1 中点电位脉动分析及其平衡控制策略
2.3.2 基于中点电位平衡控制策略的直流侧电容设计
2.4 中点电位平衡控制策略仿真分析
2.4.1 阻性负载验证
2.4.2 阻感性负载验证
2.5 本章小结
第3章 基于调制波重构技术的降电容策略
3.1 直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.1.1 三相模块单元直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.1.2 单相模块单元直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.1.3 基于三相输入时直流侧电容与直流母线电压波动的关系
3.2 降电容策略分析
3.2.1 逆变侧输出电压畸变原理分析
3.2.2 调制波重构原理
3.2.3 调制波重构技术的实现
3.2.4 调制波重构技术下直流侧电容的确定
3.3 基于调制波重构技术降电容策略的仿真验证
3.3.1 基于单相输入时输出频率50Hz阻性负载验证
3.3.2 基于单相输入时输出频率50Hz阻感性负载验证
3.3.3 基于单相输入时输出频率10Hz阻性负载验证
3.3.4 基于单相输入时输出为大功率负载验证
3.3.5 基于三相输入时的仿真验证
3.4 本章小结
第4章 系统硬软件的相关设计
4.1 系统主电路参数设计
4.1.1 开关器件的选型
4.1.2 缓冲电路设计
4.1.3 交流侧LC滤波器的设计
4.2 系统控制电路参数设计
4.2.1 采样电路的设计
4.2.2 驱动电路的设计
4.3 系统的软件设计
4.3.1 调制波重构的数字实现
4.3.2 DSP及 FPGA程序流程
4.4 本章小结
第5章 实验结果分析
5.1 中点电位平衡控制策略验证
5.2 基于调制波重构的降电容策略验证
5.2.1 输出频率为50Hz时阻性负载验证
5.2.2 输出频率为10Hz时阻性负载验证
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3760418
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