基于高—高方式高压变频器系统应用的研究

论文摘要

随着电气传动技术的发展,大功率高压变频器已经成为交流调速研究的热点之一。采用高压变频器实现高压电机的无级调速,可以有效地节约能源,提高产品的产量和质量,大幅降低生产成本,其市场潜力巨大,应用前景广阔。串联多电平功率变换技术可以使耐压值较低的全控性电力电子器件可靠应用于高压大功率领域,并有效地减少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。串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经获得实际应用,本论文主要致力于串联多电平变频器拓扑结构的研究和PMW控制方法及其应用,因此提出了一些优化拓扑结构和改善控制水平的方法。串联多电平变频器不同于传统的两电平变频器,其开关器件的增多引起了驱动脉冲的分配问题,以及数字信号处理器与开关器件的接口问题,本文以串联型多电平变频器的开发及其应用为研究对象,主要完成了一下几方面的工作:(1)从研究高压变频器的各种主电路拓扑结构入手,深入分析了本文研究的单元串联型变频器系统得工作原理。(2)对比研究了串联多电平变频器的载波移相PWM调制算法和SVPWM算法,从中说明两者之间的本质联系,在此基础上对基于参考电压分解的SVPWM调制算法进行了深入分析,重点对比分析了串联多电平变频器的载波移相方式SPWM调制方法,并使用Matlab R2008a进行仿真研究加以验证。(3)在对拓扑结构进行深入阐述的基础上,论述单元串联多电平变频器控制系统设计,从介绍变频系统的总体组成出发,对变频系统设计的硬件部分,包括主电路、控制电路、保护电路等各方面进行了详细分析和介绍。(4)以本企业高压变频器应用需求为研究对象,进行除尘风机的变频调速节能改造可行性分析,制订了改造目标和内容以及相应的配套条件,并针对不同的工况制订了相应的技术方案;对改造效果进行跟踪统计,分析了高压变频节能改造前后的经济效益和社会效益,最后总结出有意义的应用结论和高压变频节能改造的综合效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 高压变频器的现状及发展趋势
• 1.2.1 高压变频器的现状
• 1.2.2 高压变频器的发展趋势
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 单元串联型变频器的拓扑分析和PWM调制算法
• 2.1 高压变频器的拓扑分析
• 2.1.1 三电平电压型逆变器的工作原理
• 2.1.2 单元串联型逆变器工作原理
• 2.2 单元串联型多电平逆变器调制算法研究
• 2.2.1 两电平逆变器PWM调制算法
• 2.2.2 两电平载波型SPWM调制和空间矢量调制（SVPWM）的联系
• 2.2.3 多电平逆变器的载波移相SPWM算法研究
• 2.2.4 多电平逆变器的空间电压矢量算法研究
• 2.3 本章小结
• 第3章 单元串联多电平变频器控制系统设计
• 3.1 系统的组成
• 3.2 主电路设计
• 3.2.1 移相变压器
• 3.2.2 功率单元
• 3.3 控制电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 高压变频器在除尘风机节能改造中的应用分析
• 4.1 本企业应用高压变频器进行除尘风机节能改造的可行性分析
• 4.1.1 企业和项目概况
• 4.1.2 改造内容和目标
• 4.1.3 改造的配套和进度安排
• 4.1.4 总投资和资金来源
• 4.2 高压变频节能改造后的经济效益和社会效益
• 4.2.1 除尘风机高压变频节能效果的统计分析
• 4.2.2 经济效益分析
• 4.2.3 社会效益分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 改造后的试验结果及分析
• 5.1 功率单元实验系统调试
• 5.1.1 主控制板的调试
• 5.1.2 均压板的调试
• 5.1.3 电容器组件的调试
• 5.1.4 功率单元通电检查试验
• 5.1.5 电路板及功率单元老化
• 5.2 变频器空载和负载实验
• 5.3 变频器在除尘风机应用前后的测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读工程硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表