【摘要】：近年來,多電平逆變器憑借其輸出電壓諧波含量低、開關(guān)損耗小、對功率器件的開關(guān)應(yīng)力低等特點,在中、高壓大功率的場合得到了越來越廣泛的應(yīng)用。多電平逆變器拓?fù)浣?jīng)過多年來長期的研究和發(fā)展,現(xiàn)如今已形成了幾種比較典型的結(jié)構(gòu),其中尤以二極管鉗位型三電平逆變器的研究和應(yīng)用最為廣泛。為此,本文對以二極管鉗位型三電平逆變器為功率單元的共直流母線雙三電平逆變器拓?fù)溥M(jìn)行了分析和研究,并建立了相應(yīng)的開關(guān)模型,根據(jù)建立的開關(guān)模型繪制出了共直流母線雙三電平逆變器的空間電壓矢量圖,將該空間電壓矢量圖與二極管鉗位型五電平逆變器的空間電壓矢量圖進(jìn)行對比分析可發(fā)現(xiàn)這兩者基本相同,由此可說明共直流母線雙三電平逆變器亦屬于五電平逆變器的范疇。針對共直流母線雙三電平逆變器拓?fù)浣榻B了空間電壓矢量180°解耦調(diào)制方法的基本原理,然后利用平行四邊形法則對空間電壓矢量180°解耦調(diào)制方法進(jìn)行改進(jìn),由此得到了空間電壓矢量120°解耦調(diào)制方法,并對這兩種不同空間電壓矢量解耦調(diào)制方法分別從系統(tǒng)零序電壓消除、逆變器直流側(cè)電容電壓平衡控制、最大線性調(diào)制范圍以及逆變器輸出諧波含量等幾個方面進(jìn)行了對比分析。發(fā)現(xiàn)不管是從對共直流母線雙三電平逆變器系統(tǒng)零序電壓消除方面還是從逆變器直流側(cè)電容電壓平衡恢復(fù)能力方面來看,空間電壓矢量120°解耦調(diào)制方法明顯優(yōu)于空間電壓矢量180°解耦調(diào)制方法。然后根據(jù)文中介紹的電壓諧波總畸變率THD計算方法,繪制出了兩種不同解耦調(diào)制方法下共直流母線雙三電平逆變器輸出相電壓THD隨基波頻率f的變化曲線,并對這兩種不同解耦調(diào)制方法所產(chǎn)生的逆變器輸出相電壓諧波含量進(jìn)行了FFT對比分析,由此發(fā)現(xiàn)這兩種不同解耦調(diào)制方法下逆變器輸出相電壓的諧波分布情況并不相同。本文分別在三相靜止、兩相靜止、兩相旋轉(zhuǎn)這三種坐標(biāo)系下分析和建立了開繞組異步電機(jī)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,然后在建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用了基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方法實現(xiàn)了開繞組異步電機(jī)的閉環(huán)控制,以提高開繞組異步電機(jī)的調(diào)速性能。最后,在共直流母線雙三電平逆變器開繞組異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真平臺和實驗平臺上,驗證了兩種不同的空間電壓矢量解耦調(diào)制方法以及基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的開繞組異步電機(jī)矢量控制方法。仿真和實驗結(jié)果有效的驗證了本文理論研究內(nèi)容的正確性和有效性。
[Abstract]:In recent years, multilevel inverter has been more and more widely used in medium, high voltage and high power because of its low harmonic content of output voltage, low switching loss and low switching stress of power devices. After many years of long-term research and development, the topology of multi-level inverter has formed several typical structures, especially the diode-clamped three-level inverter is the most widely used. In this paper, the topology of common DC bus dual three-level inverter with diode clamp three-level inverter as power unit is analyzed and studied, and the corresponding switching model is established. According to the established switching model, the space voltage vector diagram of the dual three-level inverter with common DC bus is plotted. By comparing the space voltage vector diagram with that of diode-clamped five-level inverter, it is found that the space voltage vector diagram is basically the same as that of diode-clamped five-level inverter, which indicates that the dual three-level inverter with common DC bus also belongs to the category of five-level inverter. The basic principle of 180 擄decoupling modulation method of space voltage vector is introduced for the topology of common DC bus dual three level inverter, and then the 180 擄decoupling modulation method of space voltage vector is improved by using parallelogram rule. Thus, the 120 擄decoupling modulation method of space voltage vector is obtained, and the two different space voltage vector decoupling modulation methods are eliminated from the zero sequence voltage of the system, and the DC side capacitor voltage balance of the inverter is controlled. The maximum linear modulation range and the output harmonic content of the inverter are compared and analyzed. It is found that both the zero sequence voltage elimination of the common DC bus dual three level inverter system and the recovery ability of capacitor voltage balance on the DC side of the inverter are considered. The space voltage vector 120 擄decoupling modulation method is obviously superior to the space voltage vector 180 擄decoupling modulation method. Then according to the THD calculation method of total voltage harmonic distortion rate introduced in this paper, the curves of output phase voltage THD of common DC bus double three-level inverter with fundamental frequency f under two different decoupling modulation methods are plotted. The harmonic content of the inverter output phase voltage produced by the two different decoupling modulation methods is analyzed by FFT. It is found that the harmonic distribution of the output phase voltage of the inverter is not the same under the two different decoupled modulation methods. In this paper, the corresponding mathematical models of open winding asynchronous motor are analyzed and established in the three coordinate systems of three-phase static and two-phase rotation respectively, and then on the basis of establishing corresponding mathematical models, The vector control method based on rotor flux orientation is used to realize the closed loop control of open winding induction motor in order to improve the speed regulation performance of open winding induction motor. Finally, on the simulation platform and the experiment platform of the open winding asynchronous motor speed regulation system of the common DC bus double three-level inverter, Two different methods of space voltage vector decoupling modulation and vector control method of open winding induction motor based on rotor flux orientation are verified. The results of simulation and experiment verify the correctness and validity of the theoretical research in this paper.
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM464;TM343

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2450647