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三电平逆变器控制策略的研究

作　者: 贾煜
导　师: 粟梅
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 二极管箝位三电平逆变器空间矢量调制中点电位平衡数字信号处理器
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 459次
引　用: 3次
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内容摘要

二极管箝位式三电平逆变器作为一种常用的三电平逆变器拓扑结构,广泛应用于高压大功率的场合。这种逆变器具有耐压要求低、输出电压谐波含量小等优点而越来越成为变频器领域中的热点研究问题。由于三电平逆变器开关器件数目众多,因此它的控制复杂,对三电平逆变器的控制技术就成为了研究的核心内容。本文主要对它的控制技术进行研究,以此拟作为今后进一步研究的基础。首先以载波调制为基本的调制方式,分析了三电平逆变器的拓扑结构与工作原理,并给出仿真；此外,本文重点研究了三电平的空间矢量调制,对它的调制算法进行了深刻的研究,并给出了每步算法的仿真；在此基础上,针对三电平拓扑结构存在的中点电位不平衡的问题,分析了不平衡的原因,并对现有的控制方式进行分析对比,最后提出了一种新的控制方式并仿真验证了采用这种控制方式的有效性。本文还设计了一套二极管箝位式三电平逆变器系统。其中,硬件设计包括逆变主电路设计,外围电路设计和控制电路的设计。软件设计基于先进的TMS320F2812DSP,设计了改进的三角载波层叠式调制方法的控制程序。结果表明,该算法非常适用于DSP数字化控制软件的实现,控制性能稳定。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 课题来源背景与研究意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
    1.2.1 拓扑结构  8
    1.2.2 控制策略  8-9
    1.2.3 中点平衡  9-10
  1.3 本文的研究内容  10-12
第二章二极管箝位式三电平逆变器主电路的研究  12-26
  2.1 三电平逆变器主电路工作分析  12-15
    2.1.1 主电路拓扑的工作原理  13
    2.1.2 二极管箝位式逆变电路暂态换路分析  13-15
    2.1.3 三电平逆变器的控制要求  15
  2.2 三电平逆变器载波PWM调制方法的研究  15-19
    2.2.1 载波层叠法调制原理  15-18
    2.2.2 占空比推导  18-19
  2.3 二极管箝位式逆变器的仿真研究  19-24
    2.3.1 主电路的仿真  19-21
    2.3.2 三电平逆变器输出电压电流及谐波特性分析  21-23
    2.3.3 两种载波调制方式下的仿真  23-24
  2.4 小结  24-26
第三章三电平逆变器空间矢量调制的研究  26-43
  3.1 空间矢量合成定义  26-28
  3.2 三电平逆变器空间矢量基本原理  28-33
  3.3 三电平的空间矢量SVPWM调制方法  33-36
    3.3.1 工作扇区判断  33-34
    3.3.2 电压矢量的确定与作用时间的计算  34-35
    3.3.3 矢量序列选择  35-36
  3.4 空间矢量SVPWM调制的MATLAB仿真研究  36-39
    3.4.1 扇区的选择  36-37
    3.4.2 占空比计算与开关作用顺序  37-39
    3.4.3 不同调制度下的输出电压  39
  3.5 改进矢量作用顺序的双极性调制  39-42
    3.5.1 三电平空间矢量双极性调制原理  39-41
    3.5.2 双级性调制的MATLAB仿真研究  41-42
  3.6 小结  42-43
第四章三电平逆变器中点电位平衡问题的研究  43-58
  4.1 中点电位不平衡的原因  43-50
    4.1.1 三电平逆变器中点电压波动的定性分析  43-45
    4.1.2 三电平逆变器中点电压波动定量分析  45-47
    4.1.3 中点电流影响分析  47-50
  4.2 中点电位平衡的控制方法  50-52
    4.2.1 中点电位的精确控制  50-52
    4.2.2 中点电位的粗略控制  52
  4.3 本文采用的中点电位平衡控制方法及其仿真研究  52-57
    4.3.1 对空间矢量调制下中点电位平衡的一些思考  52-54
    4.3.2 基于控制因子的中点平衡控制方法原理  54-55
    4.3.3 仿真研究  55-57
  4.4 小结  57-58
第五章三电平逆变器的软硬件设计  58-65
  5.1 三电平逆变器的硬件电路设计概述  58-61
    5.1.1 主电路的设计  58-59
    5.1.2 外围电路设计  59
    5.1.3 控制电路的选择  59-61
  5.2 软件设计  61-64
    5.2.1 DSP的资源配置  61-62
    5.2.2 调制算法的简化  62
    5.2.3 程序设计流程框图  62-63
    5.2.4 试验波形  63-64
  5.3 小结  64-65
第六章总结与展望  65-67
  6.1 全文总结  65
  6.2 展望  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
附录  72-78
  附录 1 三电平空间矢量调制矢量作用顺序表  72-75
  附录 2 三电平载波调制中断子程序  75-78
攻读硕士期间主要的研究成果  78

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