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三电平变换器SVPWM关键技术研究

作　者: 苑春明
导　师: 张崇巍
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 中点箝位式三电平变换器空间矢量脉宽调制中点电位平衡矢量发生器
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 963次
引　用: 15次
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内容摘要

中点箝位式三电平变换器由于具有功率器件耐压要求低、输出电压谐波含量小等优点,成为高压大功率应用领域中的研究热点。然而,三电平变换器开关器件和控制目标众多,控制复杂,因此三电平变换器PWM控制技术一直是研究的核心内容。文章在分析三电平变换器的工作原理和传统三电平SVPWM控制算法基础上,重点研究了三电平SVPWM控制中的三个关键问题:SVPWM算法的简化、中点电位平衡控制和矢量发生器的设计。文章详细介绍了一种基于参考电压分解的空间矢量调制简化算法,可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是三电平变换器的一个固有问题。该文从矢量和中点电流的影响角度深入分析了中点电位平衡控制的规律,研究了当前的几种中点电位平衡控制方法,并提出了一种适于这种简化调制算法的基于平衡因子的中点电位平衡控制方法,通过调整平衡控制因子即可精确控制中点电位平衡。文中还介绍了用于三电平SVPWM控制实现的矢量发生器概念,比较了两种三电平的矢量发生方案。在理论分析的基础上对三电平SVPWM的算法和各种中点电位平衡控制策略利用Matlab/Simulink进行仿真分析。着重比较分析了三种中点电位控制策略,结果表明平衡因子控制法优于另外两种方法,并对平衡因子控制法进行了深入仿真分析。最后,选取基于DSP的矢量发生器为核心设计了一台1.5KW三电平逆变器实验样机。对三电平SVPWM简化算法和三种中点电位平衡控制策略进行了实验研究和比较分析,实验结果验证了整体算法的简便可行性,平衡控制策略比较与理论和仿真结果相吻合,其中平衡因子控制法控制效果比较理想。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-18
  1.1 三电平变换器PWM控制技术研究背景  13-14
  1.2 三电平 PWM控制技术的研究现状  14-16
  1.3 三电平 SVPWM控制目标  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-18
第二章三电平 SVPWM传统控制算法  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 三电平逆变器换流分析和矢量发生原理  18-22
    2.2.1 三电平逆变器换流分析  18-20
    2.2.2 三电平空间矢量原理  20-22
  2.3 三电平 SVPWM传统控制算法  22-30
    2.3.1 矢量选择  22-23
    2.3.2 矢量合成  23-27
    2.3.3 矢量分配  27-29
    2.3.4 仿真分析  29-30
第三章三电平 SVPWM简化控制算法  30-44
  3.1 引言  30
  3.2 基于参考电压分解的 SVPWM简化算法  30-40
    3.2.1 两电平统一电压调制算法  30-33
    3.2.2 三电平 SVPWM简化算法  33-37
    3.2.3 三电平 SVPWM与 SPWM的统一  37-39
    3.2.4 仿真分析  39-40
  3.3 三电平变换器 PWM谐波分析  40-44
第四章中点电位平衡问题研究  44-66
  4.1 引言  44
  4.2 中点电位平衡问题分析  44-53
    4.2.1 电压空间矢量影响分析  44-47
    4.2.2 中点电流影响分析  47-52
    4.2.3 中点电位的影响因素  52-53
  4.3 中点电位平衡的控制策略  53-61
    4.3.1 中点电位平衡控制方法  53-54
    4.3.2 基于矢量协调的控制方法  54-58
    4.3.3 基于平衡因子的控制方法  58-61
  4.4 平衡控制方法的仿真分析与比较  61-66
    4.4.1 各种平衡控制方法的仿真比较  61-63
    4.4.2 平衡因子法的仿真分析  63-66
第五章三电平矢量发生器  66-74
  5.1 引言  66-67
  5.2 基于 DSP的矢量发生器  67-70
    5.2.1 硬件构成  67-69
    5.2.2 软件设计  69-70
  5.3 基于 DSP+FPGA的矢量发生器  70-72
    5.3.1 硬件构成  70-71
    5.3.2 软件设计  71-72
  5.4 矢量发生器的比较与选择  72-74
第六章三电平逆变器实验系统设计  74-82
  6.1 系统构成  74
  6.2 主电路设计  74-77
    6.2.1 开关器件选择  74-75
    6.2.2 直流侧电容设计  75-76
    6.2.3 驱动电路设计  76
    6.2.4 输出滤波器设计  76-77
  6.3 控制电路设计  77-80
    6.3.1 控制系统电路配置  77-78
    6.3.2 采样电路  78-79
    6.3.3 过流保护电路  79-80
  6.4 控制系统软件设计  80-82
    6.4.1 系统主程序  80
    6.4.2 中断程序  80-82
第七章实验结果与分析  82-89
  7.1 实验介绍  82
  7.2 SVPWM简化算法实验波形  82-83
  7.3 主电路实验波形分析  83-85
  7.4 中点电位平衡控制分析  85-89
第八章总结  89-92
  8.1 总结  89
  8.2 展望  89-92
参考文献  92-97
硕士期间发表论文  97

三电平变换器SVPWM关键技术研究

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