電流型多電平變流器拓?fù)浼捌淇刂撇呗缘难芯?pdf

1、由于多電平變流器具有功率容量大、開關(guān)頻率低、輸出諧波小、響應(yīng)速度快、電磁兼容性好等特點(diǎn)，從而使變流器裝置在增大容量的同時改善其輸出性能成為可能。而超導(dǎo)儲能技術(shù)的不斷發(fā)展、高反向電壓阻斷能力半導(dǎo)體器件(如MCT、IGCT等)的相繼出現(xiàn)，將有效解決電流型變流器的效率問題，為電流型多電平變流器在某些大電流高功率場合的應(yīng)用提供了優(yōu)勢。本文主要是系統(tǒng)地研究了電流型多電平變流器的主電路拓?fù)錁?gòu)造、PWM調(diào)制策略、自均流特性以及均流控制方法；本文還研究

2、了一種三相電流型多電平PWM整流器。 在閱讀相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對電流型多電平變流器的拓?fù)浒l(fā)展概況進(jìn)行了歸納，同時對各種拓?fù)涞墓ぷ髟磉M(jìn)行了分析。針對幾種常用的多電平PWM調(diào)制策略，就其基本調(diào)制特點(diǎn)以及在電流型多電平變流器中的應(yīng)用概況進(jìn)行了介紹。結(jié)合目前電流型多電平變流器研究所取得的成果，介紹了電流型多電平變流器的實際應(yīng)用前景和研究意義。 本文推導(dǎo)和構(gòu)造了多種電流型多電平變流器拓?fù)洌瑸檎麄€研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。利用

3、電路對偶原理，推導(dǎo)出了一種通用型單相電流型5電平變流器拓?fù)?，?jīng)過簡化和改進(jìn)，提出了一種單相6開關(guān)電流型5電平變流器拓?fù)?。然而，如何?gòu)造三相電流型多電平變流器拓?fù)洌瑒t是拓?fù)溲芯抗ぷ鞯囊粋€難點(diǎn)。為了能運(yùn)用對偶定理，將三相電壓型多電平變流器電路進(jìn)行等效變換獲得平面化的拓?fù)鋱D，再利用打點(diǎn)法推導(dǎo)出了三相電流型5電平變流器拓?fù)?。通過改造矩陣變換器輸入側(cè)的電源連接方式，派生出了三相電流型5電平變流器拓?fù)?。結(jié)合多電平電流的產(chǎn)生機(jī)理，利用電感并聯(lián)實現(xiàn)

4、分流的思想推導(dǎo)了三相電流型5電平變流器拓?fù)?。以單相6開關(guān)電流型5電平變流器作為基本單元，通過適當(dāng)?shù)倪B接與組合，分別得到了三相電流型5電平變流器拓?fù)?和拓?fù)?。 研究了各類電流型多電平變流器的PWM調(diào)制策略。研究了多電平PWM調(diào)制技術(shù)在單相電流型多電平變流器和A類三相多電平變流器中的應(yīng)用，并對其輸出諧波特性進(jìn)行了理論分析，獲得了與電壓型多電平變流器相同的諧波消除性能。對于B類變流器，只要在實現(xiàn)單相多電平變流器PWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，

5、將3個調(diào)制波的相位依次錯開120°就可輸出三相多電平電流。針對C類變流器，主要研究了基于三邏輯的PWM調(diào)制技術(shù)，由于三邏輯載波相移SPWM技術(shù)在線性調(diào)制區(qū)存在基波損失，為提高輸入電流的利用率，對過調(diào)制區(qū)的輸出諧波特性進(jìn)行了理論分析，得到了幅值調(diào)制比與基波幅值、諧波特性之間的定量關(guān)系，為在過調(diào)制時如何選取合適的幅值調(diào)制比提供了理論參考。 本文分類研究了電流型多電平變流器的自均流特性。通過建立分流電感電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對Ⅰ類和Ⅱ類變

6、流器的穩(wěn)態(tài)自均流特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并得出了相對應(yīng)的結(jié)論，為實現(xiàn)均流控制提供了理論基礎(chǔ)。本文利用雙重傅立葉變換及其線性性質(zhì)，在中間電平電流不平衡條件下，對三邏輯載波相移SPWM以及多載波垂直分布SPWM輸出波形的諧波特性進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，從理論上說明了由于中間電平電流不平衡而對多電平變流器輸出性能所產(chǎn)生的影響。 結(jié)合Ⅰ類和Ⅱ類變流器的：PWM調(diào)制策略，分別提出了相對應(yīng)的均流控制方法。對于Ⅰ類變流器，本文提出了一種基于直流側(cè)電

7、流反饋的均流方法，彌補(bǔ)了基于載波旋轉(zhuǎn)方法所存在的動態(tài)均流特性差，穩(wěn)態(tài)特性易受負(fù)載性質(zhì)影響等不足。為解決Ⅱ類變流器的電流不平衡問題，在實現(xiàn)載波相移SPWM的基礎(chǔ)上，提出了一種基于直流側(cè)電流反饋、利用跨相冗余開關(guān)組合自動切換的均流方法。針對該種均流方法在更高電平變流器中不容易實現(xiàn)的問題，提出了一種基于調(diào)節(jié)脈沖寬度的均流方法，由于各個模塊單元間采用相對獨(dú)立的均流控制方式，因此不受變流器輸出電平數(shù)增加的影響，可擴(kuò)展應(yīng)用于更高電平數(shù)輸出的變流器，

8、實現(xiàn)方法具有普遍性。 本文根據(jù)電流型多電平SPWM變流器可逆的思想，結(jié)合載波相移SPWM整流技術(shù)和模塊并聯(lián)擴(kuò)容技術(shù)，研究了一種三相電流型多電平PWM整流器。通過建立平均等效電路模型對多電平整流器的工作原理進(jìn)行了分析，為滿足電流型PWM整流器的控制要求，研究了三邏輯PWM技術(shù)的數(shù)字化實現(xiàn)方法，并通過建立7電平整流器的實驗樣機(jī)對控制原理和實現(xiàn)方法進(jìn)行了實驗驗證。與多脈波電流型相控整流器的基本性能進(jìn)行了對比分析，三相電流型多電平PWM