三電平逆變器控制策略的研究及其實現(xiàn).pdf

1、近年來，多電平功率變換器在高壓大功率方面成為研究的熱點，主要是因為它可以用低耐壓的器件實現(xiàn)高壓大功率輸出，無需動態(tài)均壓電路，無需變壓器；輸出電平數(shù)的增加，改善了輸出電壓波形并減少了EMI和降低了電機端共模電壓的影響，二極管箝位式三電平逆變器是多電平逆變器中最簡單、也是最實用的一種。因此對三電平功率變換器的深入研究具有重大的理論意義和現(xiàn)實意義。本論文的主要內(nèi)容就是研究以二極管箝位三電平逆變器為核心的交流傳動系統(tǒng)的構(gòu)成及其控制策

2、略，并開發(fā)了適用于城軌交通車輛的160kVA IGBT三電平逆變電源和主傳動系統(tǒng)的300kVAIPM三電平逆變器。論文首先對三電平逆變器二種拓撲結(jié)構(gòu)——飛跨電容式和二極管箝位式進行了簡述，接著分析了二極管中點箝位式三電平逆變器工作原理，建立了空間電壓矢量數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上對中點電壓偏離進行了詳細的分析。隨后，介紹了交流傳動中三電平逆變器較為常用的幾種PWM方法：采用1200導(dǎo)電的正余弦形參照波的SPWM、采用錯開900相

3、位的等腰三角形調(diào)制波的SPWM、采用上下兩個等腰三角形載波的SPWM、注入三次諧波的SPWM、抑制中點電位偏移的SPWM進行了詳細的分析，并對其進行了仿真，對各種方法在直流中間電壓利用率、中點電位偏移以及諧波分布等進行了比較與總結(jié)。論文還對三電平逆變器空間電壓矢量PWM控制原理進行了詳細的分析與論述，在此基礎(chǔ)上，對兩種SVPWM實現(xiàn)算法(五段工作模式和七小段法)做了詳細地推導(dǎo)、深入地分析與仿真，從仿真結(jié)果來看，所研究的各種S

4、VPWM策略具有較好的理論與應(yīng)用價值。文中還針對三電平中點電位偏移提出了一種硬件解決方法，通過仿真分析，能夠較好的解決中點電位偏移問題并能很好的移植到多電平逆變器中。針對三電平逆變器交流傳動系統(tǒng)高性能控制的要求，結(jié)合矢量控制技術(shù)的特點，通過對基于二電平逆變器矢量控制利基于三電平逆變器矢量控制進行了研究與對比，通過對比來看，三電平逆變器的矢量控制具有更高的控制性能。結(jié)合直接轉(zhuǎn)矩控制和三電平逆變器的特點，論文提山了三種基于三電平

5、逆變器直接轉(zhuǎn)矩控制的實現(xiàn)方式，通過分析與研究發(fā)現(xiàn)：基于三電平逆變器的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)較二電平直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)有比較小的轉(zhuǎn)矩和電流脈動，更好的控制性能。論文最后系統(tǒng)地介紹了三電平逆變器的研制和開發(fā)過程，從硬件上詳細論述了三電平逆變器吸收電路、驅(qū)動電路及散熱系統(tǒng)的設(shè)計過程。介紹了160kVA IGBT三電平逆變器和300kVA IPM三電平逆變器的系統(tǒng)構(gòu)成和試驗情況，從實驗結(jié)果來看，整個三電平逆變器控制系統(tǒng)體現(xiàn)出良好的控制性能