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应用于电力有源滤波器的H桥级联多电平逆变器的研究

作　者: 刘阳
导　师: 杜少武
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 载波相移 SPWM H桥级联 多电平变流器 有源电力滤波器
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着电力电子装置的广泛应用，非线性负载带来的谐波污染问题日益严重，对电网系统造成严重的危害。对谐波的治理已成为国内外研究的热点。其中有源电力滤波器是谐波治理研究中的一个重要趋势。在高压大功率应用场合，功率开关器件的工作电压与其开关频率的要求往往是相互矛盾的，载波相移SPWM技术和H桥级联型多电平技术能够较好的解决了这个问题，即在较低的器件开关频率下得到较高的等效开关频率同时将低压器件应用于高压场合。本文对基于载波相移SPWM技术的H桥级联型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用做了一些研究。本文介绍了载波相移SPWM技术的基本原理，对该技术的输出电压波形、传输宽度和倍频等特点进行了分析；H桥级联型多电平变流器有着每个H桥电路单元相同易于实现模块化设计、所用的器件较少、低压器件实现高压输出等优点；本文将载波相移SPWM技术应用于H桥级联型多电平变流器中，它在有源电力滤波器和大功率变流器领域有着较广泛的应用前景。本文将基于载波相移SPWM技术的H桥级联型多电平变流器作为并联型有源电力滤波器的主电路，分析了基于瞬时无功功率理论的单相谐波检测方法；分析了电流跟踪策略及PI调节器参数整定，引入了电压前馈补偿方法；在MATLAB中建立仿真模型加以验证。本文设计一台基于载波相移SPWM技术的H桥级联型多电平变流器APF实验装置，并给出了实验装置主要参数设计的详细过程，实验结果表明该实验装置性能良好，具有较好的补偿性能。

全文目录


中文摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-13
第一章 绪论  13-24
  1.1 多电平变流器的现状概述  13-20
    1.1.1 多电平变流器拓扑结构的现状概述  13-17
    1.1.2 多电平变流器调制方法的现状概述  17-20
  1.2 有源电力滤波器的现状概述  20-23
  1.3 本文的主要研究内容  23-24
第二章 载波相移 SPWM 技术和级联多电平变流器的研究  24-33
  2.1 载波相移 SPWM 技术  24-26
    2.1.1 载波相移 SPWM 的基本原理  24-25
    2.1.2 载波相移 SPWM 技术的输出波形分析  25-26
    2.1.3 载波相移 SPWM 技术的传输性能研究  26
  2.2 载波相移 SPWM 技术在 H 桥级联型多电平变流器的应用研究  26-30
  2.3 级联型多电平变流器的工作模式分析  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 并联型有源电力滤波器控制系统设计  33-50
  3.1 并联型 APF 的工作原理和电路拓扑结构  33-35
    3.1.1 并联型 APF 的工作原理  33-34
    3.1.2 并联型 APF 的电路拓扑结构  34-35
  3.2 电路的谐波和无功电流实时检测  35-40
    3.2.1 谐波和无功电流的基本概念  35
    3.2.2 三相电路的瞬时无功功率理论  35-37
    3.2.3 基于三相电路瞬时无功功率理论的单相谐波检测  37-38
    3.2.4 基于单相电路瞬时功率的单相谐波和无功电流检测法  38-40
  3.3 APF 闭环系统电流跟踪及并网控制策略  40-45
    3.3.1 电流跟踪控制策略  40-42
    3.3.2 变流器并网控制策略  42-45
  3.4 APF 系统仿真  45-49
    3.4.1 APF 仿真系统模型的建立  45-47
    3.4.2 APF 仿真结果  47-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章 单相有源电力滤波器样机的硬件和软件设计  50-61
  4.1 APF 实验系统框图  50
  4.2 变流器主电路设计  50-53
    4.2.1 主电路中 H 桥单元设计  51
    4.2.2 直流侧电容设计  51
    4.2.3 交流侧并网电感设计  51-53
  4.3 电流电压采样及捕获电路  53-54
    4.3.1 电流采样电路  53
    4.3.2 电压采样及其捕获电路  53-54
  4.4 驱动及其保护电路  54-55
  4.5 DSP 控制系统及程序设计  55-58
  4.6 DSP+CPLD 的 12 路 PWM 发生器  58-60
  4.7 本章小结  60-61
第五章 单相实验结果及分析  61-64
  5.1 实验结果及分析  61-63
  5.2 本章小结  63-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 本文总结  64
  6.2 下一步工作展望  64-66
参考文献  66-70
在读期间发表论文  70-71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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