论文题目: 电流型多电平变流器拓扑和控制策略的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 熊宇
导师: 张仲超
关键词: 电流型变流器,多电平,电路拓扑,控制技术,超导技术
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着超导储能技术(SMES)的发展,电流型逆变器(CSI)的储能效率问题必将得到解决。电流型多电平逆变器具有控制电流更直接方便、动态响应更快、易于再生以及内在的短路保护能力等优点,因而在大功率应用场合将具有广泛的应用前景。本文着重研究了几种新型的电流型多电平拓扑及其控制策略,主要包括以下几方面的内容。 基于开关函数,建立了三电平电流型逆变器和组合式电流型多电平逆变器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系的低频数学模型,为电流型多电平变流器的系统设计提供了理论基础。文中还研究了对偶定理在研究电流型多电平逆变器拓扑中的应用问题。 论文提出了一类新型单相直接式电流型多电平变流器拓扑。该类拓扑由直流母线电流分配电路和单相逆变器组成,其结构非常简单,所用开关器件和均流电感的数目比同类拓扑更少。文中分析了由该类拓扑组成的单相5电平、7电平变流器的工作原理,建立了它们的低频数学模型,并研究了它们在感性负载和容性负载时的变流器输出波形。为保证新拓扑各支路电流平衡,文中给出了相应的开关控制策略。针对该类拓扑,参照于电压型逆变器,文中还给出了一种通过调节输出电平宽度消除低次电流谐波的方法。仿真和实验结果验证了新拓扑的正确性和谐波消除法的可行性。 论文研究了一类新型三相直接式电流型多电平变流器拓扑。该类拓扑通过合成均流电感的电流而获得阶梯形的多电平电流。该类拓扑的结构非常简单,在开环控制下就能实现各共享电感电流的平衡控制。论文分析了由该类拓扑组成的三相6电平、12电平逆变器的工作原理,研究了对各支路电流进行平衡控制的开关控制策略,研究了在感性负载和容性负载时的两种逆变器的输出电流波形、均流电感电流波形。仿真和实验验证了新拓扑的正确性。与传统的通过变压器并联叠加和直接并联叠加型拓扑相比,新拓扑无论在拓扑结构、控制方法上都有显著的优点。 论文提出了一类新的三相分相控制式电流型多电平逆变器拓扑。这类拓扑通过三相星形负载的中性线进行解耦,逆变器的每相都可以独立控制,因此可以将多电平PWM技术应用到该类逆变器以减小输出电流谐波。文中给出了一种多载波PWM技术的数字化实现方案,并以单相5电平逆变器单元为例介绍了三相5电平逆变器的工作原理。最后建立了一个三相分相式5电平CSI的实验系统,验证了文中的结论。 论文还研究了几种适用于组合式电流型多电平变流器的PWM控制方法,介绍了载波相移SPWM技术,研究了多载波PWM技术在新型单相5电平电流型
论文目录:
第一章 绪论
1．1 大功率变流器研究的发展与现状
1．1．1 大功率变流器的拓扑结构
1．1．1．1 普通的变流器
1．1．1．2 多重化结构
1．1．1．3 多电平变流器
1．1．1．4 组合型变流器
1．1．1．5 大功率变流器的应用综述
1．1．2 大功率变流器的控制策略
1．1．2．1 阶梯波脉宽调制
1．1．2．2 基于载波的PWM技术
1．1．2．3 空间矢量 PWM方法
1．1．2．4 其他控制方式
1．2 电流型多电平变流器的研究背景
1．2．1 电流型多电平变流器是一个新的研究课题
1．2．2 电流型多电平变流器的应用前景
1．2．3 电流型多电平变流器研究现状
1．2．3．1 单相直接型多电平 CSI
1．2．3．2 单相组合型多电平 CSI
1．2．3．3 三相组合型多电平 CSI
1．2．3．4 多电平 CSI的控制策略
1．3 本文的主要研究内容和研究成果
参考文献
第二章 三相组合式多电平 CSI的数学建模与分析
2．1 三相6开关三电平 CSI的建模分析
2．1．1 静止坐标系下的平均模型
2．1．2 旋转坐标系下的平均模型
2．1．3 旋转坐标系下的小信号模型
2．2 三相组合式多电平 CSI的建模分析
2．2．1 静止坐标系下的平均模型
2．2．2 旋转坐标系下的平均模型
2．3 对偶定理在研究多电平 CSI中的应用
2．4 本章小结
参考文献
第三章 一类新型的单相直接式电流型多电平变流器
3．1 一种基于共享电感的并联结构
3．2 一类新型单相多电平 CSI拓扑
3．3 新拓扑的数学建模分析
3．4 新拓扑的开关控制策略
3．5 新拓扑的输出电流控制分析
3．5．1 一种低次谐波消除方法
3．5．2 输出电流控制
3．6 新型单相直接式电流型多电平拓扑的仿真研究
3．7 新型单相直接式电流型多电平拓扑的实验研究
3．7．1 实验的硬件部分简介
3．7．2 实验的控制部分简介
3．7．3 实验波形
3．8 单相组合式多电平 CSI
3．9 本章小结
参考文献
第四章 三相直接式电流型多电平变流器的研究
4．1 前言
4．2 三相直接式多电平 CSI拓扑的构思
4．3 三相直接式电流型6电平 CSI的原理
4．4 三相直接式多电平 CSI拓扑结构的拓展
4．5 开关控制策略研究
4．5．1 最小开关顺序
4．5．2 最小开关顺序的寻找
4．6 三相直接式6电平 CSI的7电平工作方式
4．7 三相直接式多电平 CSI的仿真研究
4．7．1 三相直接式6电平 CSI的仿真研究
4．7．1．1 在电阻性负载时的情况
4．7．1．2 在容性负载时的情况
4．7．1．3 在感性负载时的情况
4．7．2 三相直接式12电平 CSI的仿真研究
4．8 三相直接式6电平 CSI的实验研究
4．8．1 实验的硬件部分简介
4．8．2 实验的控制部分简介
4．8．3 实验波形
4．9 与传统的多重叠加的CSI的比较分析
4．9．1 CSI的直接并联多重叠加
4．9．2 通过输出变压器的并联叠加
4．9．3 直接型多电平 CSI的谐波分析
4．9．4 新拓扑与传统多重叠加 CSI的比较
4．10 本章小结
参考文献
第五章 电流型多电平变流器的控制策略研究
5．1 载波相移 SPWM方法
5．1．1 CPS-SPWM技术的数学分析
5．1．2 仿真结果
5．2 SVPWM方法
5．3 多电平消谐波 PWM方法
5．3．1 多电平消谐波 PWM方法原理简介
5．3．2 仿真波形
5．3．3 实验波形
5．4 一种新的分相控制式三相多电平 CSI
5．4．1 新型三相分相控制式多电平 CSI的原理
5．4．2 多载波 PWM技术在新型三相分相控制式多电平 CSI中的应用
5．4．2．1 仿真波形
5．4．2．2 实验结果
5．5 本章小结
参考文献
第六章 全文总结和展望
6．1 本文研究工作总结
6．2 今后的工作
6．3 展望
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2005-07-14
参考文献
- [1].电流型PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 李玉玲.浙江大学2006
- [2].内嵌LDO的电流型PWM DC-DC变换器研究[D]. 余华.华中科技大学2006
- [3].电流型电子式电压互感器关键技术及其应用研究[D]. 邵霞.湖南大学2013
- [4].光伏发电系统逆变技术研究[D]. 吴春华.上海大学2008
- [5].电流型电力变换技术及其在HVDC中的应用[D]. 赵建阳.河北工业大学2016
- [6].电流型多电平逆变器控制策略及其数字化设计方法研究[D]. 常国祥.沈阳工业大学2010