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级联型多电平交流变换器及其应用研究

作　者: 付正洲
导　师: 李磊
学　校: 南京理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: AC-AC变换器 高频交流环节 多电平 四电平Boost交流变换器
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 67次
引　用: 1次
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内容摘要


本文将高频交流非隔离式三电平AC-AC变换器中的电平模块进行级联,提出了一族级联式多电平交流变换器。并对四电平Boost交流变换器进行了重点研究。论文首先以三电平Boost交流变换器为例,找出其多电平交流模块单元。对其多电平交流单元的供电模块进行分析,并在此基础上提出一族级联式多电平交流变换器拓扑。其次,研究了工作于不完全充放电和完全充放电两种开关模式下四电平Boost交流变换器的输入输出特性、工作原理以及两种模式优缺点。变换器控制系统采用电压瞬时值反馈控制,并从环路稳定性的角度对闭环控制系统的环路稳定性分析,对控制系统环路各个参数进行计算。论文对四电平Boost交流变换器的两种开关模式进行了仿真,仿真分析结果验证了之前变换器工作原理、控制策略的正确性。对仿真结果指标更优秀的不完全充放电开关模式进行原理样机实验研究,实验各输出波形验证了该变换器作为多电平变换器应有的功率器件电压应力低、输出电压纹波小等特点。最后,对级联式多电平变换器在无功补偿、动态电压恢复两个方面的应用进行研究。以四电平Boost变换器为例,对基于级联式多电平交流变换器的无功补偿装置进行仿真分析,同时对基于级联式多电平交流变换器的动态电压恢复器进行仿真和实验研究。仿真和实验研究结果验证了变换器应用的正确性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
图表目录  10-13
1 绪论  13-19
  1.1 AC-AC变换器  13-14
    1.1.1 交流控制器  13-14
    1.1.2 周波变换器  14
  1.2 AC-AC直接变换的一般性应用  14-15
  1.3 多电平变流器  15-17
    1.3.1 功率开关器件现状  15-16
    1.3.2 多电平变流器技术  16-17
    1.3.3 多电平变流器的应用  17
  1.4 本文研究的内容和意义  17-19
    1.4.1 本论文研究的内容  17-18
    1.4.2 论文研究的意义  18-19
2 多电平直接交流变换器  19-29
  2.1 多电平交流模块基本单元  19-23
    2.1.1 电容供电模块  21-22
    2.1.2 辅助电源模块  22-23
    2.1.3 多电平交流模块单元特点  23
  2.2 N(N≥3)电平交流变换器拓扑  23-27
  2.3 小结  27-29
3 四电平Boost交流变换器分析  29-45
  3.1 不完全充放电模式  29-33
  3.2 完全充放电模式  33-38
  3.3 电压型四电平Boost交流变换器控制分析  38-42
    3.3.1 闭环控制系统  38-39
    3.3.2 电压型交流变换器闭环控制线性模型  39-42
  3.4 小结  42-45
4 四电平Boost变换器优化设计  45-57
  4.1 功率电路总体最优化设计  45-49
    4.1.1 设计模型  45
    4.1.2 优化设计实现  45-48
    4.1.3 功率器件缓冲电路设计  48-49
  4.2 控制电路优化设计  49-53
    4.2.1 基准电路  50
    4.2.2 AC-AC变换输出采样电路  50-51
    4.2.3 误差电压移位电路  51
    4.2.4 三角波产生电路  51-52
    4.2.5 开关信号产生电路  52-53
    4.2.6 驱动电路  53
  4.3 开关器件散热设计  53-54
  4.4 印制电路板(PCB)设计  54-55
  4.5 小结  55-57
5 四电平Boost交流变换器仿真及实验  57-67
  5.1 四电平Boost交流变换器仿真研究  57-61
    5.1.1 模型建立  57-58
    5.1.2 仿真波形  58-61
  5.2 四电平Boost交流变换器实验研究  61-66
    5.2.1 控制电路实验波形分析  61-63
    5.2.2 驱动电路实验波形分析  63-64
    5.2.3 功率电路实验波形分析  64-66
  5.3 小结  66-67
6 级联式多电平交流变换器应用研究  67-77
  6.1 基于级联式多电平交流变换器的动态无功补偿装置  67-70
    6.1.1 无功补偿装置  67
    6.1.2 级联式多电平交流变换器的无功补偿装置  67-68
    6.1.3 控制方法  68
    6.1.4 仿真分析  68-70
  6.2 基于级联式多电平交流变换器的动态电压恢复器  70-75
    6.2.1 电压暂降  70-71
    6.2.2 有逆变的动态电压恢复器  71
    6.2.3 级联式多电平交流变换器型动态电压恢复器  71-73
    6.2.4 仿真分析  73-74
    6.2.5 实验研究  74-75
  6.3 小结  75-77
7 论文研究结论  77-79
致谢  79-81
参考文献  81-85
附录  85-87

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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
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