二极管箝位型三电平逆变器SVPWM及中点电位平衡技术的研究

论文摘要

为了提高电力电子器件的应用电压等级、降低变换器输出电压的谐波含量和电力电子器件的开关损耗,研制了基于TMS320F2812DSP的三电平变频器。本文基于二极管箝位型三电平逆变器拓扑结构和矢量脉宽调制方法设计控制方案,研究了电机定子磁场定向控制原理,重点对三电平逆变器的空间坐标变换、扇区判断、三角形区域划分、矢量作用顺序和矢量作用时间进行了详细的理论分析;分析了二极管箝位型三电平逆变器中点电位波动的原因,得到调节正负小矢量作用时间可以控制中点电位波动范围的结论。同时设计了基于Modbus协议的485通讯系统。本文搭建了两电平和三电平逆变器模型,分析了矢量脉宽调制技术的实现过程并验证了三电平逆变器具有输出电压谐波含量低、开关频率低和单管承受压降小的优点。设计三电平逆变器主电路并研制了一台三电平逆变器样机,通过上位机设置主控制器的参数和控制命令,对三电平逆变的变频启动、稳定运行、负载扰动和正反转进行了实验验证。通过仿真分析和实验结果验证了矢量脉宽调制技术控制策略是正确的。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本研究题目的目的和意义
• 1.2 多电平逆变器在国内外研究现状
• 1.3 三电平逆变器拓扑结构的研究
• 1.3.1 二极管箝位型三电平逆变器
• 1.3.2 飞跨电容箝位型三电平逆变器
• 1.3.3 级联型三电平逆变器
• 1.4 论文的主要工作
• 2 二极管箝位型三电平逆变器SVPWM 技术
• 2.1 电压矢量脉宽调制技术
• 2.2 两电平空间矢量脉宽调制方法
• 2.2.1 空间矢量坐标变换
• 2.2.2 两电平扇区判断
• 2.2.3 电压矢量作用时间
• 2.2.4 电压矢量作用顺序
• 2.3 三电平空间矢量脉宽调制方法
• 2.3.1 开关管状态和电压矢量的关系
• 2.3.2 扇区判断和小三角形区域的划分
• 2.3.3 电压矢量作用时间
• 2.3.4 电压矢量作用顺序
• 2.4 本章小结
• 3 二极管箝位型三电平逆变器中点电位平衡控制策略
• 3.1 中点电位波动的原因
• 3.2 中点电位波动的控制策略
• 3.3 本章小结
• 4 二极管箝位型三电平逆变器SVPWM 技术仿真
• 4.1 两电平SVPWM 技术仿真
• 4.1.1 两电平扇区判断
• 4.1.2 两电平矢量作用时间T1 和 T2
• 4.1.3 两电平SVPWM 调制波形仿真
• 4.1.4 两电平的PWM 产生过程
• 4.1.5 两电平仿真结果
• 4.2 三电平SVPWM 技术仿真
• 4.2.1 扇区和空间角度计算模块
• 4.2.2 小三角形区域的判断
• 4.2.3 中点电流计算模块
• 4.2.4 电压矢量作用时间
• 4.2.5 三相桥臂的电压状态
• 4.2.6 三电平调制波产生方法
• 4.2.7 三电平仿真结果
• 4.3 本章小结
• 5 基于TMS320F2812ADSP 的三电平逆变器实验研究
• 5.1 三电平实验系统组成
• 5.1.1 基于TMS320F2812ADSP 的主控器
• 5.1.2 三电平逆变器主电路
• 5.1.3 主控制器及其通讯设计
• 5.2 实验结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集