论文题目: 级联型多电平逆变器的新型拓扑结构与控制方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 王毅
导师: 李和明,石新春
关键词: 级联型多电平逆变器,拓扑结构,脉冲宽度调制,空间矢量调制,直接转矩控制
文献来源: 华北电力大学（河北）
发表年度: 2005
论文摘要: 多电平功率变换技术可以使耐压值较低的全控型电力电子器件可靠应用于高压大功率领域,并有效减少PWM 控制产生的高次谐波,但多电平功率变换电路的拓扑结构和控制方法较为复杂。级联型多电平功率变换电路易于向高电压等级扩展,在高压电机调速和电力系统无功补偿领域已获得实际应用。本文主要研究级联型多电平功率变换电路的拓扑结构和PWM 控制方法,及其在异步电动机调速领域的应用,为优化其电路结构和提高其控制性能提出一些有效方法。首先,在对目前已提出的级联型多电平逆变电路结构深入分析的基础上,重点研究了混合七电平逆变电路,提出了符合该逆变电路特点的混合多重化整流电路结构和基于该电路结构的3~10kV 等级混合七电平级联型变频器结构,对传统级联型变频器结构作出了优化。建立了可反映输出电压与驱动信号关系的三电平H 桥级联型逆变电路的数学模型,该模型可适用于混合级联型逆变电路。其次,对各种多电平PWM 控制方法及其输出电压谐波特点进行了深入研究,提出了适用于混合七电平级联型逆变电路的混合载波频率调制PWM 控制方法,以及适用于等电压三电平H 桥级联型逆变电路的空间矢量PWM 控制方法,对比分析了各种多电平PWM 方法输出电压的谐波特点,提出了多电平变频器输出滤波器设计的实用方法。最后,将级联型逆变电路的空间矢量调制方法和异步电动机的直接转矩控制技术相结合,提出了基于单元空间矢量移相叠加调制原理的级联型多电平变频器直接转矩控制方法,对其调速性能进行了深入分析。该方法易于工业实现,对改善高压变频器的调速性能有一定意义,为将两电平逆变器中已成熟应用的高性能控制策略移植到多电平逆变器中提供了一条有效途径。在理论分析的同时,文中辅以大量仿真波形;为说明所提出控制方法的正确性和有效性,在研制的三单元级联型变频调速实验系统中完成了各种控制算法的实验验证。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第一章 引言
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 多电平功率变换技术的研究现状及存在问题
1.2.1 多电平逆变器的电路拓扑结构
1.2.2 多电平逆变器的 PWM 控制方法
1.2.3 高压变频调速技术
1.3 论文的主要工作
第二章 级联型多电平逆变器的拓扑结构和数学模型
2.1 广义级联型多电平逆变电路结构分析
2.1.1 直流侧电压不等的三电平 H 桥级联型逆变电路
2.1.2 五电平 H 桥级联型逆变电路
2.1.3 三电平 H 桥和五电平 H 桥级联型逆变电路
2.2 混合七电平单元级联型变频器原理
2.2.1 混合七电平单元的优点
2.2.2 已提出的混合七电平变频器拓扑结构
2.2.3 新型混合七电平单元级联型变频器拓扑结构
2.3 三电平 H 桥级联型逆变电路的数学模型
2.3.1 三电平 H 桥的数学模型
2.3.2 三电平 H 桥单元级联电路的数学模型
2.4 本章小结
第三章 级联型多电平逆变器的 PWM 控制方法
3.1 级联型多电平逆变电路的载波调制 PWM 控制方法
3.1.1 传统级联型逆变电路
3.1.2 混合七电平单元级联型逆变电路
3.1.3 五电平 H 桥级联型逆变电路
3.1.4 三电平 H 桥和五电平 H 桥级联型逆变电路
3.2 级联型多电平逆变电路的空间矢量 PWM 控制方法
3.2.1 一级单元的 PSSVM 方法
3.2.2 N 单元级联电路的 PSSVM 方法
3.3 本章小结
第四章 级联型多电平 PWM 逆变器的谐波分析
4.1 多电平 PWM 波形的谐波分析
4.1.1 不同调制方法时的谐波分析
4.1.2 不同电平数时的谐波分析
4.1.3 不同等效载波频率时的谐波分析
4.1.4 不同幅值调制比时的谐波分析
4.2 多电平 PWM 逆变电路输出滤波器设计
4.3 本章小结
第五章 级联型多电平逆变器的直接转矩控制技术研究
5.1 基于空间矢量调制的 DTC 技术
5.1.1 转矩磁链的无差拍控制
5.1.2 转矩磁链的 PI 控制
5.2 级联型逆变器的 DTC 技术
5.2.1 PSSVM-DTC 的基本原理
5.2.2 PSSVM-DTC 的性能分析
5.3 本章小结
第六章 级联型多电平变频调速实验系统设计与实验结果
6.1 实验系统的硬件配置
6.2 实验系统的软件流程
6.3 实验结果
6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
发布时间: 2006-01-12
参考文献
- [1].四象限级联型多电平逆变器拓扑及控制策略的研究[D]. 吴凤江.哈尔滨工业大学2007
- [2].级联型逆变器控制方法及其在高压变频领域应用研究[D]. 朱思国.湖南大学2011
- [3].四象限级联型多电平高压大功率逆变器控制系统研究[D]. 刘子建.中南大学2010
- [4].级联型电力电子变压器关键技术研究[D]. 季振东.东南大学2015
- [5].级联型电力电子变压器控制策略研究[D]. 武琳.北京交通大学2014
- [6].中压级联型多电平STATCOM关键技术研究[D]. 苗长新.中国矿业大学2012
Abstract:duo dian ping gong lv bian huan ji shu ke yi shi nai ya zhi jiao di de quan kong xing dian li dian zi qi jian ke kao ying yong yu gao ya da gong lv ling yu ,bing you xiao jian shao PWM kong zhi chan sheng de gao ci xie bo ,dan duo dian ping gong lv bian huan dian lu de ta pu jie gou he kong zhi fang fa jiao wei fu za 。ji lian xing duo dian ping gong lv bian huan dian lu yi yu xiang gao dian ya deng ji kuo zhan ,zai gao ya dian ji diao su he dian li ji tong mo gong bu chang ling yu yi huo de shi ji ying yong 。ben wen zhu yao yan jiu ji lian xing duo dian ping gong lv bian huan dian lu de ta pu jie gou he PWM kong zhi fang fa ,ji ji zai yi bu dian dong ji diao su ling yu de ying yong ,wei you hua ji dian lu jie gou he di gao ji kong zhi xing neng di chu yi xie you xiao fang fa 。shou xian ,zai dui mu qian yi di chu de ji lian xing duo dian ping ni bian dian lu jie gou shen ru fen xi de ji chu shang ,chong dian yan jiu le hun ge qi dian ping ni bian dian lu ,di chu le fu ge gai ni bian dian lu te dian de hun ge duo chong hua zheng liu dian lu jie gou he ji yu gai dian lu jie gou de 3~10kV deng ji hun ge qi dian ping ji lian xing bian pin qi jie gou ,dui chuan tong ji lian xing bian pin qi jie gou zuo chu le you hua 。jian li le ke fan ying shu chu dian ya yu qu dong xin hao guan ji de san dian ping H qiao ji lian xing ni bian dian lu de shu xue mo xing ,gai mo xing ke kuo yong yu hun ge ji lian xing ni bian dian lu 。ji ci ,dui ge chong duo dian ping PWM kong zhi fang fa ji ji shu chu dian ya xie bo te dian jin hang le shen ru yan jiu ,di chu le kuo yong yu hun ge qi dian ping ji lian xing ni bian dian lu de hun ge zai bo pin lv diao zhi PWM kong zhi fang fa ,yi ji kuo yong yu deng dian ya san dian ping H qiao ji lian xing ni bian dian lu de kong jian shi liang PWM kong zhi fang fa ,dui bi fen xi le ge chong duo dian ping PWM fang fa shu chu dian ya de xie bo te dian ,di chu le duo dian ping bian pin qi shu chu lv bo qi she ji de shi yong fang fa 。zui hou ,jiang ji lian xing ni bian dian lu de kong jian shi liang diao zhi fang fa he yi bu dian dong ji de zhi jie zhuai ju kong zhi ji shu xiang jie ge ,di chu le ji yu chan yuan kong jian shi liang yi xiang die jia diao zhi yuan li de ji lian xing duo dian ping bian pin qi zhi jie zhuai ju kong zhi fang fa ,dui ji diao su xing neng jin hang le shen ru fen xi 。gai fang fa yi yu gong ye shi xian ,dui gai shan gao ya bian pin qi de diao su xing neng you yi ding yi yi ,wei jiang liang dian ping ni bian qi zhong yi cheng shou ying yong de gao xing neng kong zhi ce lve yi zhi dao duo dian ping ni bian qi zhong di gong le yi tiao you xiao tu jing 。zai li lun fen xi de tong shi ,wen zhong fu yi da liang fang zhen bo xing ;wei shui ming suo di chu kong zhi fang fa de zheng que xing he you xiao xing ,zai yan zhi de san chan yuan ji lian xing bian pin diao su shi yan ji tong zhong wan cheng le ge chong kong zhi suan fa de shi yan yan zheng 。
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