10kV級聯(lián)型高壓變頻節(jié)能的關鍵技術研究和設備開發(fā).pdf

1、隨著人們節(jié)能環(huán)保意思的加強，變頻器的應用越來越普及，但我國電機驅動系統(tǒng)能源利用率卻非常低，尤其在高壓電機領域，基本上比國外平均水平低30％，在國內推廣高壓電機的變頻調速逐漸得到了國家的重視。功率單元級聯(lián)型高壓變頻器由于其高可靠性和完美的輸出波形在高壓變頻領域得到了廣泛的應用。 本文對功率單元級聯(lián)型高壓變頻器進行了全面系統(tǒng)的研究，重點研究了基于空間矢量的錯時采樣PWM調制技術、共模電壓抑制技術和中性點偏移技術以及產(chǎn)品的工程設計。全

2、文主要內容有： (1)分析了各種多電平PWM調制技術，比較各類調制技術的特點和優(yōu)劣。針對級聯(lián)型多電平的拓撲結構，類比載波移相PWM(CPS-PWM)，將兩電平和三電平SVM通過錯時采樣，平滑地引入了級聯(lián)型拓撲結構，并提出了2種適用的三電平簡化SVM具體調制技術。 (2)針對高壓變頻器的共模電壓問題，研究并提出了適用于級聯(lián)型拓撲結構的2種共模電壓抑制的PWM調制算法。2種算法都是通過錯時采樣的兩電平SVM和三電平SVM，即

3、相差2π/3的兩電平STS-SVM，以及只挑選7種共模電壓為0的三電平空間矢量參加調制的三電平STS-SVM。2種調制方式可完全抑制共模電壓，并且相對于非共模電壓抑制型PWM，電壓利用率僅下降約13.4％。 (3)對于故障單元旁路，提出基于兩電平SVM和三電平SVM的中性點偏移控制技術，并與基于CPS-SPWM的實現(xiàn)方式做了分析比較。針對輕載情況下中性點偏移控制下的有功回饋以及采樣間隔和最小采樣間隔等問題進行了分析，分析并提出了

4、旁路容錯技術的調制比和頻率的調整要求，并就此提出了“只旁路故障單元”的容錯技術。 (4)針對首臺高壓變頻器的示范項目，第五章從主電路、控制系統(tǒng)和產(chǎn)品特色三方面進行了進行工程化設計，完成了一套10kV/700kVA的產(chǎn)品樣機：IGBT為主要功率器件，8串，48脈波整流，DSP+FPGA主控平臺。硬件設計主要包括功率單元設計、主控制器系統(tǒng)、功率單元控制系統(tǒng)、模擬量和開關量、觸摸屏等的設計：軟件設計錯位移相SPWM脈沖設計、FPGA多