三電平逆變器控制策略的研究及其實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，多電平功率變換器在高壓大功率方面成為研究的熱點(diǎn)，主要是因?yàn)樗梢杂玫湍蛪旱钠骷?shí)現(xiàn)高壓大功率輸出，無(wú)需動(dòng)態(tài)均壓電路，無(wú)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(jī)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(jiǎn)單、也是最實(shí)用的一種。因此對(duì)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(shí)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(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及其控制策

2、略，并開(kāi)發(fā)了適用于城軌交通車(chē)輛的160kVA IGBT三電平逆變電源和主傳動(dòng)系統(tǒng)的300kVAIPM三電平逆變器。論文首先對(duì)三電平逆變器二種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——飛跨電容式和二極管箝位式進(jìn)行了簡(jiǎn)述，接著分析了二極管中點(diǎn)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(duì)中點(diǎn)電壓偏離進(jìn)行了詳細(xì)的分析。隨后，介紹了交流傳動(dòng)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(cuò)開(kāi)900相

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

4、VPWM策略具有較好的理論與應(yīng)用價(jià)值。文中還針對(duì)三電平中點(diǎn)電位偏移提出了一種硬件解決方法，通過(guò)仿真分析，能夠較好的解決中點(diǎn)電位偏移問(wèn)題并能很好的移植到多電平逆變器中。針對(duì)三電平逆變器交流傳動(dòng)系統(tǒng)高性能控制的要求，結(jié)合矢量控制技術(shù)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)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(jìn)行了研究與對(duì)比，通過(guò)對(duì)比來(lái)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)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(dòng)，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(kāi)發(fā)過(guò)程，從硬件上詳細(xì)論述了三電平逆變器吸收電路、驅(qū)動(dòng)電路及散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)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(yàn)情況，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，整個(gè)三電平逆變器控制系統(tǒng)體現(xiàn)出良好的控制性能