基于模塊化多電平結(jié)構(gòu)高壓變頻器的研究.pdf

1、現(xiàn)今，多電平技術(shù)逐漸成為中高壓大功率傳動的主流技術(shù)。在現(xiàn)有的技術(shù)下，人們已經(jīng)能較為有成效的實現(xiàn)高性能的大功率中高壓傳動。但是仍然存在不少問題，二極管鉗位型和飛跨電容型多電平變流器大都只有三電平五點平的產(chǎn)品難以滿足國內(nèi)6KV、10KV甚至更高的電壓等級要求。級聯(lián)型高壓變頻器雖然通過一定數(shù)目單元子模塊的級聯(lián)可達到任意等級的電壓，但是由于其沒有公共的直流母線不能方便的進行能量的雙向流動，所以很難被應(yīng)用于需要四象限運行的高性能高壓變頻器系統(tǒng)。如

2、果級聯(lián)型高壓變頻器要應(yīng)用于高性能的傳動系統(tǒng)則需要對級聯(lián)單元的不可控整流替換為可控的PWM整流器，這大大增加系統(tǒng)的復雜性，同時仍然不能避免主電路前端的工頻變壓器將電網(wǎng)電壓調(diào)整至合適的電壓值?；谝陨显?，本文在查閱了國內(nèi)外大量的文獻的基礎(chǔ)上提出了一種新型的基于模塊化多電平變流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的高性能的高壓變頻器系統(tǒng)，該方案在國外和國內(nèi)研究的人較少，具有創(chuàng)新性和前瞻性。
　　模塊化

3、多電平變流器是近年來興起的一種多電平結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與級聯(lián)型多電平變流器結(jié)構(gòu)相似，都是通過一定的模塊級聯(lián)而來，不同的是模塊化多電平子模塊能量來自直流母線，故采用背靠背結(jié)構(gòu)就能形成可四象限運行的高壓變頻器系統(tǒng)。本文從以下幾個方面闡述該新型高壓變頻器系統(tǒng)。
　　1)本文介紹了模塊化多電平的拓撲結(jié)構(gòu)以及基本的工作原理，其中包括半橋型模塊化多電平結(jié)構(gòu)和全橋型模塊化多電平結(jié)構(gòu)，并詳細探討了半橋以及全橋結(jié)構(gòu)的各種工作狀態(tài)。而后介紹了模塊化多電平變

4、流器的調(diào)制算法。
　　2)引入了模塊化多電平的電氣模型，在模塊化多電平電氣模型的基礎(chǔ)上進一步建立其數(shù)學模型，從數(shù)學模型出發(fā)，提出了一種模塊化多電平變流器直流母線電壓平衡的策略。
　　3)為了獲得一種高性能的高壓變頻器系統(tǒng)方案，本文將PWM整流算法以及感應(yīng)電機的矢量控制算法與模塊化多電平變流器進行了融合。
　　4)結(jié)合本文所提出的新型高性能高壓變頻器系統(tǒng)方案，搭建了相應(yīng)的MATLAB仿真模型，對模塊化多電平的基本調(diào)制算法