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新型单元级联式中高压变频器的研究

作　者: 吴晓花
导　师: 贾贵玺
学　校: 天津大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 有源功率因数校正非对称组合新型单元级联式变频器特定谐波消除脉宽调制
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本课题以单元级联式中高压变频器为研究对象。首先,将“电力电子基本单元”这一概念加以推广,通过对对称全桥逆变电路构造方法的分析,提出了一类非对称全桥逆变电路新型拓扑结构,并进一步讨论了这两种类型拓扑结构的组合方式。在此基础上,给出了一种新型的四电平非对称全桥逆变电路拓扑,详细分析了这种新型级联式逆变器的工作原理和换流模式。根据新型拓扑的特点,提出了具有针对性的SHEPWM控制算法,最后给出了Matlab仿真波形。与以往的多电平逆变器相比,新型拓扑的一个明显的优势在于在不减少输出电平数的同时减少所用开关元器件的数量,从而有效减少系统损耗,提高效率。而针对性的SHEPWM算法能在保持较低开关频率的前提下使得输出波形最优化,而且在器件选型方面也能进一步优化,从而能保证这种系统在大功率应用场合中的高效优势更为突出。其次,针对传统变频器的整流侧由于采用二极管和大容量电容器,使得功率因数较低,产生大量的谐波注入电网的问题,本文进行了在变频器的输入端加入有源功率因数校正电路APFC的研究。通过建模仿真得出结论:加入APFC电路后大大减少了对电网的谐波污染,很好地改善了变频器的工作性能。最后,本文给出了系统的硬件设计,对中高压变频器的深入研究具有借鉴意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 课题的研究背景  7
  1.2 中高压变频器技术的发展状况  7-11
    1.2.1 脉宽调制（PWM）技术在中高压变频器控制中的应用状况  8-10
    1.2.2 中高压变频器存在的问题及研究状况  10-11
  1.3 本文的主要研究内容  11-12
第二章多电平PWM 逆变技术与功率因数校正技术概述  12-20
  2.1 多电平 PWM 逆变技术  12-17
    2.1.1 多电平 PWM 逆变器的定义和分类  13-16
    2.1.2 多电平逆变器的控制策略  16-17
  2.2 功率因数校正技术  17-20
    2.2.1 功率因数校正的基本原理  17
    2.2.2 PFC 技术的分类  17-18
    2.2.3 常用功率因数校正方法  18-20
第三章多电平逆变电路新的拓扑结构  20-29
  3.1 电力电子基本拓扑单元的概念  20-21
  3.2 多电平基本单元概念的提出  21-22
  3.3 新型多电平逆变电路的构成  22-26
    3.3.1 对称全桥逆变电路  24
    3.3.2 非对称全桥逆变电路  24-26
  3.4 组合式多相电路的构造  26-28
    3.4.1 串联组合电路  27
    3.4.2 并联组合电路  27-28
  3.5 结论  28-29
第四章新型单元级联式中高压变频器  29-42
  4.1 多电平逆变器的消除特定谐波 PWM 控制法  29-32
    4.1.1 消除特定低次谐波的PWM 波形与表示式  29-31
    4.1.2 消除特定谐波PWM 控制法的优点  31-32
    4.1.3 求解非线性方程组  32
  4.2 新型多电平逆变器结构及分析  32-39
    4.2.1 逆变电路工作状态  33-37
    4.2.2 逆变电路控制策略  37-39
  4.3 整流器结构及分析  39-42
    4.3.1 单相升压AC-DC 变流器  39-40
    4.3.2 带APFC 的单相桥式整流电路  40-42
第五章系统仿真  42-50
  5.1 单相逆变电路的仿真试验  42-45
  5.2 三相电路的组成与仿真  45-47
  5.3 单相有源 PFC 电路的仿真分析  47-50
第六章控制系统设计  50-56
  6.1 TMS320LF2407DSP 控制器的特点  50-51
  6.2 控制系统硬件设计  51-53
    6.2.1 信号检测与调理电路  51-52
    6.2.2 驱动电路  52-53
  6.3 设备运行状态的监控  53-56
结束语  56-58
参考文献  58-61
发表论文和科研情况说明  61-62
致谢  62

新型单元级联式中高压变频器的研究

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