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级联型多电平变流器新型载波相移SPWM技术研究

作　者: 齐飞
导　师: 王立乔
学　校: 燕山大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 级联型多电平变流器新型载波相移SPWM PWM脉冲发生器热稳定性数字控制
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 275次
引　用: 2次
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内容摘要

多电平变流器作为一种大容量电力电子变换器在交直流电力传输、大容量电能质量控制、大规模可再生能源发电及中高压变频器等领域得到了广泛的应用。而级联型多电平变流器以其所用器件较少、工作负荷平衡及易于模块化设计和组装而备受青睐。对于级联型多电平变流器而言,目前广泛采用的开关调制技术是载波相移SPWM技术。传统载波相移SPWM技术需要大量的PWM脉冲发生器,在大规模数字化过程中遇到了很大阻碍。因此,寻求一种能够节省PWM发生器的新型调制技术将有助于级联型多电平变流器的数字化和大规模化实现。本文在大量阅读国内外相关文献的基础上,将单极性SPWM技术引入载波相移SPWM技术之中,提出了一种新型载波相移SPWM技术,给出了新型载波相移SPWM两种调制方式的基本原理,并通过双重傅里叶变换分析了这两种调制方式的频域数学特性。本文提出的新型载波相移SPWM技术与传统载波相移SPWM技术相比,可以节省一半的PWM脉冲发生器。在理论分析的基础上,采用新型载波相移SPWM技术,对不同级数和相数(单相和三相)的级联型电路进行了仿真研究,分析、比较了输出谐波特性;同时,给出了新型调制技术的单相闭环实现原理,并进行了相应的仿真。针对新型载波相移SPWM两种调制方式存在的问题,分别提出了一种几乎不耗费资源的数字解决方案,解决了热稳定性问题。设计了一台数字控制的两级级联的三相变流器样机,功率为1kW。采用新型载波相移SPWM技术进行了相应的实验研究,实验结果证明了新型载波相移SPWM技术的可行性和正确性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-20
    1.2.1 级联型多电平变流器  12-14
    1.2.2 级联型多电平变流器的典型拓扑结构  14-16
    1.2.3 级联型多电平变流器的典型调制技术  16-20
  1.3 本课题研究的主要内容  20-21
第2章新型载波相移SPWM 技术的理论分析  21-37
  2.1 基本功率单元的SPWM 调制方式  21-23
  2.2 传统载波相移SPWM 技术  23-26
    2.2.1 传统载波相移SPWM 技术的原理  23-25
    2.2.3 传统载波相移SPWM 技术的数学分析  25-26
  2.3 新型载波相移SPWM 技术  26-28
    2.3.1 新型载波相移SPWM 技术的提出  26-28
    2.3.2 新型载波相移SPWM 技术的热稳定性问题  28
  2.4 新型载波相移SPWM 技术的数学分析  28-36
    2.4.1 基本功率单元的双重傅里叶变换  28-32
    2.4.2 N 个功率单元的双重傅里叶变换  32-33
    2.4.3 另一种调制方式的双重傅里叶变换  33-34
    2.4.4 N 个功率单元线电压的双重傅里叶变换  34-35
    2.4.5 两种调制方式的比较  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第3章新型载波相移SPWM 技术的仿真研究  37-49
  3.1 单相级联电路仿真研究  37-42
    3.1.1 级数N 为偶数的单相电路仿真研究  37-40
    3.1.2 级数N 为奇数的单相电路仿真研究  40-42
  3.2 三相级联电路仿真研究  42-46
    3.2.1 级数N 为偶数的三相电路仿真研究  43-44
    3.2.2 级数N 为奇数的三相电路仿真研究  44-46
  3.3 新型载波相移SPWM 技术的单相闭环仿真  46-48
    3.3.1 单相闭环控制原理  46-47
    3.3.2 单相闭环仿真研究  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章数字控制系统  49-67
  4.1 TMS320C2000 系列DSP 简介  49-50
  4.2 新型载波相移SPWM 技术的数字解决方案  50-54
    4.2.1 新型载波相移SPWM 调制方式一的数字解决方案  50-53
    4.2.2 新型载波相移SPWM 调制方式二的数字解决方案  53-54
  4.3 控制系统硬件设计  54-59
    4.3.1 主电路设计  54-55
    4.3.2 驱动电路设计  55-56
    4.3.3 CPLD 设计  56-59
    4.3.4 交流采样电路设计  59
  4.4 控制系统软件设计  59-66
    4.4.1 PWM 脉冲的生成  59-62
    4.4.2 数字PI 调节器的设计  62-65
    4.4.3 软件流程图  65-66
  4.5 本章小结  66-67
第5章实验与结果分析  67-75
  5.1 两级级联单相系统实验  67-71
    5.1.1 新型载波相移SPWM 调制方式一的实验  67-69
    5.1.2 新型载波相移SPWM 调制方式二的实验  69-71
  5.2 两级级联三相系统实验  71-73
  5.3 两级级联电路的单相闭环控实验  73-74
  5.4 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-82
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  82-83
致谢  83-84
作者简介  84

级联型多电平变流器新型载波相移SPWM技术研究

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