中性点漂移技术在级联型高压变频器中的应用研究

摘要

随着电力电子技术和计算机技术的发展，具有良好性能的高压变频器越来越被广泛应用。高压变频器能解决大功率风机、水泵类负载的软启动问题、调速问题，同时带来显著的节能效果。级联型高压交频器因其低谐波含量、高功率因数和完美的输出波形，获得了广阔的市场应用和良好的发展空间。载波相移SPWM技术可以在较低的器件开关频率的基础上实现较高的等效开关频率，将其应用在级联型高压变频器可有效的提高变频器的输出性能。输出电压的性能与载波相移的角度θ有关。高压大功率系统一般要求很高的稳定性。特别是对于像能源、电力、石化、采矿等重要场合，系统出故障是不允许的。如果设备无故停机，将会造成巨大的人民生命财产损失。
　　 本文对级联型高压变频器做了深入的研究，重点研究载波相移SPWM技术和中性点漂移技术。主要内容包括以下几个方面：⑴分析了180°/N和360°/N(N为功率单元级联数)两种相移方式的特点。通过理论分析和大量的MATLAB/Simulink下的仿真结果得到一些有用的结论。变频器的输出性能与功率单元级联数N有关，当N为奇数时，两种相移方式的输出性能相差不大；当N为偶数时，系统的等效开关频率、谐波分布和输出电压的电平数在两种相移方式下有区别。最后的结论是：180°/N相移方式优于360°/N相移方式。⑵在前面对功率单元级联数目和谐波分布之间关系的基础上，提出了一种基于相同线电压谐波频带的中性点漂移技术。该方法通过对载波相移角度和频率调制比等参数的优化，实现了三个线电压的高次谐波频带保持一致。与常规的故障功率单元处理方法相比，该方法能增加输出线电压的幅值，同时能减少THD(Total Harmonic Distorion)。通过仿真验证了该方法的有效性。⑶最后给出了6kV/1600kVA变频器的实验波形。实验结果同样验证了前面理论分析的正确性。