基于不對稱結(jié)構(gòu)的新型多電平變換器研究.pdf

1、多電平變換器由于輸出波形畸變小、dv/dt小和系統(tǒng)的EMI小等特點成為當(dāng)前研究的熱點，而且越來越廣泛的應(yīng)用于大功率電機驅(qū)動和交直流電力傳輸?shù)确矫妗５悄壳暗亩嚯娖阶儞Q器都存在一定的缺點，尤其當(dāng)輸出電平數(shù)增加時，系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜性顯著增加，降低了系統(tǒng)的可靠性。本文主要研究了組合式不對稱多電平變換器和組合式不對稱混合級聯(lián)型多電平變換器的拓撲構(gòu)成方法和調(diào)制策略。 本文研究了組合式不對稱多電平拓撲生成方法，即采用不同的多電平基本單

2、元拓撲，組合成不對稱多電平變換器(AMC)。在此基礎(chǔ)上生成了幾種新的拓撲結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)組成多電平變換器基本單元的拓撲相同與否，把多電平變換器分成兩類，定義如下： 當(dāng)基本單元用相同的多電平基本單元拓撲時，組合而成的電路稱為對稱多電平變換器(SMC)。 當(dāng)基本單元采用不同的多電平基本單元拓撲時，組合而成的電路稱為不對稱多電平變換器(AMC)。 經(jīng)研究．AMC拓撲發(fā)現(xiàn)，這種逆變電路的顯著優(yōu)點就是在保持輸出有效電平數(shù)的同

3、時，能夠減少開關(guān)元器件的數(shù)量。通過和其他多電平電路的比較，也證明了這個結(jié)論的正確性。本文重點研究了一個不對稱四電平變換器和一個新型不對稱六電平變換器，通過試驗驗證拓撲的正確性。 本文研究了組合式不對稱混合級聯(lián)型多電平變換器拓撲的生成方法，在此基礎(chǔ)上提出了幾種新型拓撲，重點研究了不對稱同構(gòu)混合級聯(lián)型多電平變換器和不對稱異構(gòu)混合級聯(lián)型多電平變換器。組合式不對稱混合級聯(lián)型多電平變換器拓撲的生成方法可以分為兩種：同構(gòu)組合(AMC-AMC

4、)以及異構(gòu)組合(AMC-SMC)結(jié)構(gòu)。 對于AMC-AMC結(jié)構(gòu)，提出了一種新型單相不對稱同構(gòu)混合級聯(lián)型多電平變換器。這個級聯(lián)拓撲特點：沒有電壓不平衡問題；器件數(shù)目少；通過改變直流電壓的幅值可以改變輸出電平的個數(shù)。實驗驗證了新型拓撲的正確性。 對于AMC-SMC結(jié)構(gòu)，提出了一種新型單相不對稱異構(gòu)混合級聯(lián)型多電平變換器。該變換器由一個不對稱六電平變換器和一個H橋級聯(lián)得到。當(dāng)選用合適的調(diào)制策略時，不對稱單元兩電平半橋的兩個開關(guān)

5、器件工作在基波頻率，而三電平半橋的四個器件工作在較高頻率，而對稱單元的器件工作在適中的頻率。所以，這個拓撲具有開關(guān)頻率較高而耐壓值相對較低的開關(guān)器件與高耐壓值而開關(guān)頻率較低的器件將協(xié)同工作的優(yōu)勢。最后實驗驗證新型拓撲的正確性。本文研究了船舶燃料電池動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研制了一艘基于燃料電池電力驅(qū)動的實驗船，簡單討論了混合級聯(lián)型變換器在燃料電池動力系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。為了研究燃料電池動力系統(tǒng)，建立燃料電池模型。在建立的燃料電池模型的基礎(chǔ)上，建立