本文關(guān)鍵詞：有源箝位型三相三電平逆變器控制策略研究

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【摘要】：本文首先重點(diǎn)介紹了三電平空間矢量調(diào)制策略(SVPWM)的實(shí)現(xiàn)步驟,仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相對于兩電平,三電平SVPWM調(diào)制策略采用了更復(fù)雜的空間矢量圖,在單個區(qū)域內(nèi)擁有了更多可用于合成的矢量,因此進(jìn)一步細(xì)化了矢量的合成。由于流入直流側(cè)母線電容中點(diǎn)的電流不為0,箝位型三電平逆變器存在著固有的母線電容電壓波動問題或所謂的中點(diǎn)波動問題。為了深入研究母線電容電壓的波動機(jī)理,論文分別建立了二極管箝位型三電平逆變器的開關(guān)模型、平均模型和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的等效電路模型,并通過引入等效并聯(lián)導(dǎo)納和等效注入電流源概念得出了母線電容電壓的穩(wěn)態(tài)波動的解析表達(dá)式,隨后解釋了其暫態(tài)調(diào)節(jié)過程,以及疊加零序分量、帶平衡因子的空間矢量調(diào)制策略及為母線電容并聯(lián)均壓電阻方法在控制母線電容電壓波動方面的聯(lián)系。不同于DNPC型結(jié)構(gòu),有源箝位(ANPC)型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中增加的兩只箝位IGBT將傳統(tǒng)0電平的輸出電流路徑擴(kuò)充至4種,換流方式由原來的8種擴(kuò)展至32種,這些新的換流方式可以通過控制箝位IGBT來加以選擇,這為調(diào)節(jié)功率器件的損耗分布提供了控制自由度。本文從電流路徑出發(fā)詳細(xì)分析了有源箝位型三電平變換器中不同換流過程對器件損耗的影響,并將其劃分為無源換流模式和有源換流模式兩類,并建立了兩種換流模式下各器件的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗模型以及各器件間的導(dǎo)通損耗方差、開關(guān)損耗方差模型。結(jié)果表明,不同換流模式會對各器件的損耗以及各器件間的損耗方差產(chǎn)生影響,但是在變換器總的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗、輸出電壓電流方面,它們卻是一致的。在建立的模型的基礎(chǔ)上,本文提出了一種基于損耗方差比較的損耗均衡策略。為了提高ANPC型三電平逆變系統(tǒng)的可靠性,本文分析了不同類型故障對逆變器輸出電壓及母線電容電壓波動的影響,針對不同故障類型提出了相應(yīng)的容錯控制方案。針對故障重構(gòu)后系統(tǒng)存在的母線電容電壓波動問題建立了等效電路模型,給出了相應(yīng)的波動控制方案,并提供了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：有源箝位型三電平逆變器 空間矢量調(diào)制策略 中點(diǎn)電壓波動 損耗均衡 容錯控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 大功率變頻驅(qū)動系統(tǒng)13
• 1.3 電壓源型多電平逆變器13-17
• 1.3.1 中點(diǎn)箝位型多電平逆變器14-15
• 1.3.2 飛跨電容型多電平逆變器15
• 1.3.3 級聯(lián)H橋型多電平逆變器15-16
• 1.3.4 一些新型多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及衍生方法16-17
• 1.3.5 幾類多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所使用的器件數(shù)目對比17
• 1.4 電壓源型多電平逆變器的應(yīng)用場合17-18
• 1.5 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)18-20
• 1.5.1 本文創(chuàng)新點(diǎn)18-19
• 1.5.2 論文結(jié)構(gòu)安排19-20
• 第2章 二極管箝位型三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與調(diào)制策略20-38
• 2.1 二極管箝位型三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 二極管箝位型三電平逆變器的調(diào)制策略21-22
• 2.3 載波比較PWM調(diào)制策略22-23
• 2.3.1 載波層疊PWM22-23
• 2.3.2 開關(guān)頻率優(yōu)化PWM(SFO-PWM)調(diào)制策略23
• 2.4 特定諧波消除PWM調(diào)制策略23-24
• 2.5 空間電壓矢量PWM調(diào)制策略24-36
• 2.5.1 參考矢量的合成與區(qū)域判斷方法26
• 2.5.2 參考矢量的合成與先后矢量的選擇方法26-28
• 2.5.3 矢量作用時間的計(jì)算28-30
• 2.5.4 開關(guān)狀態(tài)序列的設(shè)計(jì)30
• 2.5.5 調(diào)制比的定義及高低調(diào)制比下的不同30
• 2.5.6 空間矢量調(diào)制策略對系統(tǒng)零序電壓的影響30-32
• 2.5.7 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證32-36
• 2.6 總結(jié)36-38
• 第3章 二極管箝位型三電平逆變器的系統(tǒng)建模與中點(diǎn)電壓波動問題38-52
• 3.1 引言38-39
• 3.2 空間矢量調(diào)制策略造成中點(diǎn)電壓波動的原因、控制與驗(yàn)證39-42
• 3.2.1 空間矢量調(diào)制策略導(dǎo)致中點(diǎn)電壓波動的原因與控制39-40
• 3.2.2 空間矢量調(diào)制策略下中點(diǎn)電壓波動控制的仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40-42
• 3.3 二極管箝位型三電平逆變器的系統(tǒng)建模42-48
• 3.3.1 開關(guān)等效模型42-43
• 3.3.2 平均等效模型43-44
• 3.3.3 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的等效電路44-46
• 3.3.4 母線電容電壓穩(wěn)態(tài)波動機(jī)理46-48
• 3.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-50
• 3.5 結(jié)論50-52
• 第4章 有源箝位型三相三電平逆變器的損耗均衡功能52-74
• 4.1 引言52-53
• 4.2 二極管箝位型三電平逆變器系統(tǒng)的損耗不均衡問題53-54
• 4.3 有源箝位型三電平變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理54-55
• 4.4 有源箝位型三電平變換器的死區(qū)設(shè)置55-56
• 4.5 有源箝位型三電平變換器的換流過程及其對器件損耗的影響56-59
• 4.6 兩種換流模式下的導(dǎo)通損耗分布模型59-61
• 4.6.1 PUNL無源換流模式下的導(dǎo)通損耗模型59-61
• 4.6.2 PLNU有源換流模式下的導(dǎo)通損耗模型61
• 4.7 兩種換流模式下的開關(guān)損耗分布模型61-64
• 4.7.1 PUNL無源換流模式下的開關(guān)損耗模型62-63
• 4.7.2 PLNU有源換流模式下的開關(guān)損耗模型63-64
• 4.8 基于損耗方差比較的損耗均衡策略64-65
• 4.9 仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-73
• 4.10 結(jié)論73-74
• 第5章 有源箝位型三相三電平逆變器的調(diào)制策略與容錯控制74-98
• 5.1 引言74-75
• 5.2 有源箝位型三相三電平逆變器的移相PWM調(diào)制策略75-77
• 5.3 有源箝位型三相三電平逆變器系統(tǒng)建模與中點(diǎn)電壓波動問題77-78
• 5.4 逆變器的故障類型及對系統(tǒng)輸出的影響78-82
• 5.4.1 二極管箝位型三電平逆變器功率器件開路故障78-79
• 5.4.2 二極管箝位型三電平逆變器功率器件短路故障79-80
• 5.4.3 有源箝位型三電平逆變器功率器件開路與短路故障80-81
• 5.4.4 電機(jī)負(fù)載單相繞組開路故障81-82
• 5.5 器件故障對母線電容電壓波動的影響82-83
• 5.6 容錯控制方案及母線電容電壓波動抑制83-96
• 5.6.1 隔離故障橋臂容錯控制方案83-87
• 5.6.2 旁路開路繞組容錯控制方案87-90
• 5.6.3 器件級故障容錯控制方案90-96
• 5.7 結(jié)論96-98
• 第6章 總結(jié)與展望98-100
• 6.1 總結(jié)98-99
• 6.2 課題展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 攻讀碩士研究生期間學(xué)術(shù)成果104-105
• 致謝105

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