本文關(guān)鍵詞：多電平有源中點(diǎn)箝位型變換器控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為解決二極管箝位型變換器開關(guān)器件損耗不平衡、內(nèi)管無(wú)法可靠箝位以及難以向更高電平推廣的問(wèn)題,本文詳細(xì)分析了有源中點(diǎn)箝位型變換器的三電平和五電平兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并針對(duì)其調(diào)制策略和控制算法進(jìn)行了深入的研究。三電平有源中點(diǎn)箝位型變換器相比三電平二極管中點(diǎn)箝位型變換器,具有能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)器件損耗平衡、內(nèi)管能夠可靠箝位等優(yōu)點(diǎn)。本文詳細(xì)分析了其所有的開關(guān)狀態(tài),在不減少輸出中間電平時(shí)電流通路的情況下選擇了四種正常運(yùn)行時(shí)的開關(guān)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了開關(guān)器件互補(bǔ)的動(dòng)作方式,相比傳統(tǒng)的六種或八種開關(guān)狀態(tài)有了一定的簡(jiǎn)化。深入研究和比較了三種SPWM調(diào)制策略,理論分析了調(diào)制策略三在損耗平衡方面的優(yōu)勢(shì),并通過(guò)具體工況下的損耗計(jì)算,比較了三電平二極管箝位型變換器和二極管有源中點(diǎn)筘位型變換器在一個(gè)基波周期內(nèi)的損耗分布,從而證明了三電平有源中點(diǎn)箝位型變換器在開關(guān)器件損耗平衡方面的優(yōu)勢(shì)。五電平有源中點(diǎn)箝位型變換器在中高壓大功率場(chǎng)合具有很好的應(yīng)用前景。本文在詳細(xì)分析了其工作原理和開關(guān)狀態(tài)之間切換的基礎(chǔ)上,分別對(duì)載波同相層疊調(diào)制、移相載波調(diào)制和特定次諧波消除脈寬調(diào)制進(jìn)行了深入的研究,理論分析了同相載波層疊調(diào)制在死區(qū)時(shí)間內(nèi)可能會(huì)輸出異常電平的問(wèn)題以及移相載波調(diào)制在懸浮電容電壓平衡控制和直流母線中點(diǎn)電壓平衡控制中的優(yōu)越性。針對(duì)懸浮電容預(yù)充電問(wèn)題,在詳細(xì)研究了利用其自身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)充電原理的基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)方案,縮短了預(yù)充電的時(shí)間,提高了三相懸浮電容預(yù)充電的效率。為了維持五電平有源中點(diǎn)箝位型變換器的正常運(yùn)行,提高輸出電壓質(zhì)量,必須要保證直流母線中點(diǎn)電壓和三相懸浮電容電壓的平衡。本文分別在同相載波層疊調(diào)制、移相載波調(diào)制和SHEPWM調(diào)制策略下對(duì)懸浮電容電壓的平衡控制策略進(jìn)行了研究,通過(guò)在每個(gè)控制周期內(nèi)合理選擇懸浮電容的充放電狀態(tài)或分配充放電時(shí)間實(shí)現(xiàn)懸浮電容電壓的平衡。對(duì)于直流母線中點(diǎn)電壓的平衡控制,建立了中點(diǎn)電壓的波動(dòng)模型,分析了中點(diǎn)電壓和中點(diǎn)電流的關(guān)系,討論了疊加零序電壓對(duì)中點(diǎn)電壓的影響,最后在移相載波調(diào)制下分別對(duì)搜索尋優(yōu)零序電壓注入和最優(yōu)零序電壓注入的中點(diǎn)電壓平衡控制策略進(jìn)行了深入的研究,并給出了詳細(xì)的控制算法。設(shè)計(jì)并搭建了一套五電平有源中點(diǎn)筘位型變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行了懸浮電容預(yù)充電、懸浮電容電壓平衡控制、直流母線中點(diǎn)電壓平衡控制等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所研究五電平有源中點(diǎn)箝位型變換器調(diào)制與控制算法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：有源中點(diǎn)箝位 五電平 脈寬調(diào)制 電壓平衡 懸浮電容預(yù)充電
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-15
• 1.1 背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 3L ANPC變換器研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 5LANPC變換器研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 三電平ANPC變換器調(diào)制策略及功率損耗研究15-31
• 2.1 3L NPC變換器工作原理15-16
• 2.2 3L ANPC變換器工作原理16-24
• 2.2.1 開關(guān)狀態(tài)選擇17-22
• 2.2.2 開關(guān)狀態(tài)切換及開關(guān)順序22-24
• 2.3 3L ANPC變換器調(diào)制策略24-28
• 2.3.1 SPWM調(diào)制策略一25-26
• 2.3.2 SPWM調(diào)制策略二26-27
• 2.3.3 SPWM調(diào)制策略三27
• 2.3.4 SPWM調(diào)制改進(jìn)方案27-28
• 2.4 仿真分析28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 3 五電平ANPC變換器拓?fù)溲芯?/span>31-55
• 3.1 5L ANPC變換器工作原理31-36
• 3.1.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與開關(guān)狀態(tài)31-34
• 3.1.2 開關(guān)狀態(tài)切換34-36
• 3.2 5L ANPC變換器SPWM調(diào)制技術(shù)36-42
• 3.2.1 載波層疊調(diào)制37-40
• 3.2.2 載波移相調(diào)制40-42
• 3.3 5L ANPC變換器SHEPWM調(diào)制技術(shù)42-44
• 3.4 5L ANPC變換器懸浮電容預(yù)充電44-49
• 3.4.1 懸浮電容預(yù)充電策略45-47
• 3.4.2 懸浮電容預(yù)充電改進(jìn)方案47-49
• 3.5 仿真分析49-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 4 五電平ANPC變換器電容電壓平衡控制策略55-75
• 4.1 5L ANPC變換器懸浮電容電壓控制55-58
• 4.1.1 基于PD-PWM調(diào)制的懸浮電容電壓平衡控制55-56
• 4.1.2 基于PS-PWM調(diào)制的懸浮電容電壓平衡控制56-57
• 4.1.3 基于SHEPWM調(diào)制的懸浮電容電壓平衡控制57-58
• 4.2 5L ANPC變換器直流母線中點(diǎn)電壓平衡控制58-65
• 4.2.1 5L ANPC變換器中點(diǎn)電壓波動(dòng)模型58-61
• 4.2.2 零序電壓的范圍61-63
• 4.2.3 搜索尋優(yōu)零序電壓注入法63-64
• 4.2.4 最優(yōu)零序電壓注入法64-65
• 4.3 仿真分析65-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 5 五電平ANPC變換器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證75-87
• 5.1 5L ANPC變換器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)75-77
• 5.2 5L ANPC變換器軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)77-78
• 5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析78-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 6 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 附錄A93-95
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果95-99
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集99

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1 司夏河;多電平有源中點(diǎn)箝位型變換器控制策略研究[D];北京交通大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：441062