基于DSP的单元串联多电平高压变频器的研究与实现

摘要

单元串联高压变频器在输入输出谐波、效率和功率因数等方面有明显的优势，适用于高压大功率场合，具有较大的应用前景。本文首先介绍了单元串联多电平高压变频国内外的研究现状和发展情况，然后通过对其工作原理的分析，提出了移相变压器的对称矢量设计方法。同时为了提高变频器工作的可靠性，本文还详细地分析了旁路设计的原理。
　　 本文以6KV的五单元的高压变频器为例，搭建正弦参考波和载波模型，由此生成脉冲控制模型。这样就可以生成载波移相调制脉冲控制逆变侧的输出，得到主电路的输出电压。三角载波水平移相SPWM调制法适用于级联多电平逆变器，可在不提高开关频率的前提下减少输出谐波。从仿真结果可以看出双极性调制比单极性调制谐波含量少，总谐波失真小，整流侧输入电压的移相在一定程度上有助于减少变频器输出电压的谐波含量。
　　 最后，本文论述了高压变频调速装置的总体结构，并且分析了主要模块的参数选型。针对以TMS320F28335为控制系统核心的变压变频电路进行了讨论，设计了主电路与驱动电路，并进行软件流程设计。这个工作电路能够对输出电流进行过流保护。在负载反向传送能量的时候，BRAKE电路能够及时工作，防止泵升电压损坏电源。驱动电路采用了反压关断设计，提高了IGBT的关断速度。通过软件设计流程的分析，对芯片和整个控制电路的工作情况有了更深入的了解。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 单元串联式高压变频器国内外的研究现状

1.3 单元串联式多电平高压变频器发展展望

1.4 本文的主要工作

第二章 单元串联多电平高压变频调速系统

2.1 单元串联多电平高压变频器工作原理

2.1.1 移相变压器

2.1.2 功率单元

2.2 单元串联高压变频调速系统的基本构成

2.2.1 输入部分

2.2.2 功率单元变换部分

2.2.3 检测与保护部分

2.2.4 控制部分

2.2.5 PLC部分

2.3 高压变频器旁路设计

2.3.1 旁路技术的基本要求

2.3.2 旁路技术的原理及特点

2.3.3 整台变频器旁路设计

2.4.本章小结

第三章 单元串联高压变频的PWM调制及MATLAB仿真

3.1 高压变频器的PWM调制策略

3.1.1 PWM调制技术

3.1.2 载波相移技术

3.1.3 载波水平移相技术

3.2 MATLAB/SIMULINK介绍

3.3 触发信号仿真

3.2.1 正弦参考波发生模块

3.2.2 载波三角波模块

3.2.3 脉冲电路模型

3.4 功率单元模型仿真

3.5 单相模型仿真

3.6 变频器三相仿真

3.7 本章小结

第四章 高压变频器的硬件电路和软件设计

4.1 系统总体结构

4.2 系统控制结构

4.3 DSP芯片最小应用系统

4.3.1 芯片介绍

4.3.1 复位电路的设计

4.3.2 时钟电路的设计

4.3.3 JTAG仿真接口

4.3.4 电源部分设计

4.4 功率单元电路

4.4.1 整流电路

4.4.2 逆变电路

4.4.3 驱动电路

4.4.4 控制电路

4.4.5 保护电路

4.5 系统软件设计

4.5.1 CCS介绍

4.5.2 系统总体控制软件设计

4.5.3 功率单元控制软件设计

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献