一种新型混合级联逆变器的研究

论文摘要

在大功率应用领域,多电平逆变器具有许多独特的优点,如不需要器件串联就可以实现高电压等级的输出、输出电压du/dt小、输出电压谐波含量少,因此多电平逆变器在电力系统以及大功率交流传动领域受到极大的重视。目前常见的多电平逆变器主要有三种:二极管箝位式、电容箝位式和级联式。级联逆变器的每一相由多个单相全桥逆变器串联而成,因此级联逆变器的调制,控制以及器件的保护都是模块化的,易于逆变器的生产、应用和扩展。但是级联逆变器需要为每个单相逆变单元提供一个独立的直流源,因此当逆变器输出电压的电平数较多时需要大量的独立直流源,这是级联逆变器的主要缺点,它限制了级联逆变器的应用范围。为了解决这个问题,文中提出了一种新型混合级联逆变器。这种新型混合级联逆变器通过提高直流源的利用率,从而达到减少直流源数的目的。本文首先从单相逆变器的工作原理入手,针对单相逆变器存在的问题导出新型混合级联逆变器的工作原理并运用MATLAB/simulink进行仿真,然后再扩展到三相混合级联逆变器。从仿真结果证实了新型混合级联逆变器可以实现三相五电平、七电平和十一电平输出,而且控制简单有效。由于新型混合级联逆变器省去了一半或一半以上的直流源,应此系统得到了简化,可靠性得到了提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 多电平逆变器的研究背景
• 1.2 多电平逆变器的研究现状、应用及发展趋势
• 1.3 本文的主要研究工作及意义
• 第二章 多电平逆变器拓扑结构与控制技术
• 2.1 概述
• 2.2 多电平逆变器拓扑结构
• 2.2.1 二极管箝位多电平逆变器
• 2.2.2 飞跨电容型多电平逆变器
• 2.2.3 级联逆变器
• 2.2.4 级联多电平逆变器的结构扩展
• 2.3 多电平逆变器控制技术
• 2.3.1 多电平载波 PWM调制
• 3.3.2 特定谐波消除法
• 2.3.3 空间矢量 PWM控制
• 第三章 新型单相级联逆变器
• 3.1 单相 H桥逆变器工作原理与存在的问题
• 3.2 新型级联逆变器
• 3.2.1 电路结构与工作原理
• 3.2.2 逆变器的控制
• 3.2.3 仿真与分析
• 3.3 小结
• 第四章 新型三相混合级联逆变器
• 4.1 三相两电平逆变单元与 H桥级联
• 4.1.1 电路结构与工作原理
• 4.1.2 仿真与分析
• 4.2 电容箝位逆变单元与 H桥级联
• 4.2.1 电路结构与工作原理
• 4.2.2 级联逆变器的控制
• 4.2.3 仿真与分析
• 4.3 二极管箝位逆变单元与 H桥级联
• 4.3.1 电路结构与工作原理
• 4.3.2 零序谐波注入法
• 4.3.3 独立供电法
• 4.3.4 级联逆变器的控制
• 4.3.5 仿真与分析
• 4.4 三相七电平逆变器
• 第五章 新型5/3主从式混合级联逆变器
• 5.1 电路结构
• 5.2 仿真与分析
• 第六章 储能电容充电过程
• 6.1 输出电压调制
• 6.2 仿真
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果