三电平高压变频器电容中点电位平衡问题的研究

论文摘要

随着电力电子技术、计算机技术、控制理论的发展,高电压大功率变频技术取得了巨大进步。利用高压变频器驱动高压电机可以实现无级调速,满足工业生产过程对电机调速的要求,既可提高产品的产量和质量,又可大幅度节约能源,降低生产成本,在强调节能降耗的今天对高电压大功率变频器的研究工作就显得更有意义了。二极管箝位式三电平高压变频器因其结构简单,输出性能好等优点在高压变频领域得到了广泛应用。本文通过查阅大量国内外参考文献对多电平变频器的研究现状有了系统的认识,通过对参考文献的认真研究,对各种拓扑结构和各种控制策略的优点及所存在的缺陷有了深刻的认识。论文深入研究了三电平逆变器的基本结构、运行原理、特性及PWM控制策略。本文首先论述了大功率变频调速系统在工业中的应用前景。综合比较了大功率变频器几种典型的拓扑结构,及其控制方法。本文对三电平SVPWM调制方式进行了比较深入的研究,应用MATLAB软件对应用SVPWM调制方式控制三电平变频器进行了仿真研究。本文对三电平变频器存在的中点电位波动问题进行了研究,分析比较了各种抑制中点电位波动的方法,在三电SVPWM基础上提出了根据电容电压之差在一个调制周期内调整正负小矢量作用时间的方法来抑制电容中点电位的波动。在电容容量相等和不等情况下对提出方法进行了仿真验证,并对结果进行了分析。仿真结果表明所提出的方法在上述两种情况下均能有效抑制电容中点电位的波动。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高电压变频调速技术的现状与发展前景
• 1.3 高电压大功率变频器的主要拓扑构
• 1.3.1 单元级联拓扑结构
• 1.3.2 三电平拓扑结构
• 1.4 矢量控制技术与三电平逆变器技术
• 1.5 课题研究的意义和主要内容
• 第二章 三电平高电压变频器中点电位平衡问题
• 2.1 三电平高电压变频器运行分析与控制
• 2.1.1 二极管箝位三电平变频器拓扑结构
• 2.1.2 二极管钳位逆变电路工作原理
• 2.1.3 二极管钳位三电平逆变电路的特点
• 2.1.4 三电平逆变器的控制要求
• 2.2 三电平高电压变频器SVPWM控制方式
• 2.2.1 空间复平面
• 2.2.2 定、转子磁动势矢量
• 2.2.3 定、转子电流空间矢量
• 2.2.4 定、转子电压空间矢量
• 2.2.5 定、转子磁链空间矢量
• 2.2.6 应用SVPWM控制三电平变频器
• 2.3 三电平高电压变频器电容中点电位波动的分析
• 2.3.1 SVPWM控制方式下中点电位波动的分析
• 2.3.2 滤波电容串联电压分配分析
• 第三章 三电平高电压变频器中点电位平衡控制方法
• 3.1 检测逆变器功率流向法
• 3.2 六区域小矢量分配法
• 3.3 在一个调制周期内动态调整矢量作用时间的中点波动抑制方法
• 第四章 三电高电压平变频器中点电位平衡方法的仿真研究
• 4.1 整流模块
• 4.2 三电平SVPWM脉冲发生模块
• 4.2.1 参考电压生成模块和扇区判断及归一化模块
• 4.2.2 参考矢量所在小区域的判断模块
• 4.2.3 矢量作用时间计算模块
• 4.2.4 作用时间排序与生成模块
• 4.2.5 电压矢量与触发脉的转换模块
• 4.3 脉冲发生与主电路输出波形
• 4.4 三电平高电压变频器SVPWM控制下中点电位波动抑制的仿真
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢