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级联多电平变频器控制系统的研究与设计

作　者: 胡鹏
导　师: 关振宏
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 级联多电平变频器 IPM DSP 脉冲宽度调制空间矢量调制
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 498次
引　用: 4次
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内容摘要

随着电气传动技术的发展,大功率高压变频器已经成为交流调速研究的热点之一。采用高压变频器实现高压电机的无级调速,可以有效的节约能源,提高产品的产量和质量,大幅降低生产成本,其市场潜力巨大,应用前景广阔。级联多电平功率变换技术可以使耐压值较低的全控型电力电子器件可靠应用于高压大功率领域,并有效减少PWM控制产生的高次谐波,但多电平功率变换电路的拓扑结构和控制方法较为复杂。级联型多电平功率变换电路易于向高电压等级扩展,在高压电机调速和电力系统无功补偿领域已获得实际应用。级联多电平变频器不同于传统的两电平变频器,由于其开关器件的增多引起了驱动脉冲的分配问题,现有的数字信号处理器与多电平变频器的开关器件之间,存在着驱动脉冲的接口问题。因此,本文以级联多电平的控制系统为研究对象,主要做了以下几方面的工作: (1)从研究高压变频器的各种主电路拓扑入手,深入分析了本文研究的三单元串联变频系统工作原理。 (2)对比研究了级联多电平变频器的载波移相PWM调制算法和SVPWM算法,从中揭示出两者之间的本质联系,使得采用载波调制的方法来实现SVPWM技术成为可能,在此基础上对一种基于参考电压分解的SVPWM调制算法进行了深入分析,并对这两种调制方式进行了仿真比较。 (3)在对实验系统进行理论分析和仿真验证的基础上,从提高系统性能和装置的可靠性出发,设计了基于智能功率模块(IPM)的主电路和基于数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD)的控制电路,搭建了较为完整的实验平台,并对相位移载波调制方法进行了实验验证。

全文目录

第1章绪论  8-14
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 高压变频器的现状及发展趋势  9-12
    1.2.1 高压变频器的现状  9-11
    1.2.2 高压变频器发展趋势  11-12
  1.3 本文的主要研究工作  12-14
第2章级联多电平变频器拓扑分析  14-23
  2.1 三电平电压型变频器  15-18
  2.2 单元串联多电平电压型逆变器  18-22
    2.2.1 单元串联的基本原理  18-20
    2.2.2 多重化整流  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章级联多电平变频器调制算法研究  23-40
  3.1 两电平逆变器的PWM调制方法  24-31
    3.1.1 两电平载波型SPWM调制原理  24
    3.1.2 电压空间矢量调制(SVPWM)  24-27
    3.1.3 载波型SPWM调制和SVPWM调制的本质联系  27-31
  3.2 多电平逆变器的PWM调制算法研究  31-38
    3.2.1 载波移相SPWM算法  31-33
    3.2.2 多电平逆变器的空间电压矢量算法研究  33-38
  3.3 本章小结  38-40
第4章级联多电平变频器控制系统设计  40-65
  4.1 系统组成  40-41
  4.2 主电路设计  41-48
    4.2.1 移相变压器  41-43
    4.2.2 功率单元  43-48
  4.3 控制电路设计  48-64
    4.3.1 DSP主控单元设计  50-56
    4.3.2 脉冲发生器设计  56-61
    4.3.3 控制系统软件实现方案  61-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章实验  65-71
  5.1 实验系统调试  67-68
  5.2 变频器空载和负载实验  68-70
  5.3 本章小结  70-71
结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77

级联多电平变频器控制系统的研究与设计

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