箝位式三电平中高压变频器的研究

摘要

随着电气传动技术的日益成熟，尤其是电力电子技术的飞速发展，中高压变频调速系统目前在工业控制中应用广泛。而多电平逆变器作为大容量、中高压变频器的一个重要方向，近年得到了越来越多的研究。空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法作为其控制策略之一，具有优化输出电压波形、母线电压利用率高、易于数字实现等优点，成为人们关注的热点。
　　本文首先介绍了中高压变频器现状、多电平逆变器的分类和基本拓扑结构，并以二极管箝位式三电平逆变器为研究对象，对其控制策略和相关问题进行分析和研究。
　　论文分析了三电平逆变器的基本拓扑结构和工作原理，分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的算法原理，传统SVPWM算法有查表式和参考电压分解式两种，查表式 SVPWM调制方法思路清晰，易于接受，参考电压分解式是对查表式的一种简化，但这两种算法都含有大量三角函数运算，计算量大。对传统算法进行改进，研究分析基于60o坐标系的SVPWM算法，通过坐标变换，将空间矢量分解到60o坐标系上的方法来达到简化的目的，该算法大大缩小计算过程，提高效率。
　　其次对中点箝位三电平逆变器的固有问题――中点电压不平衡问题进行了深入的研究，理论上从硬件和软件这两个方面提出问题解决的方法。
　　然后用MATLAB对查表式和60o坐标系式SVPWM调制方法进行仿真，验证两种调制方法的可行性。并搭建二极管箝位式三电平中高压变频调速系统仿真平台。验证三电平逆变器控制算法的有效性和中点电压不平衡问题解决方法的可行性。
　　最后用DSP2407为核心，简单设计了SVPWM调速系统硬件电路，对控制算法进行实验研究。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引 言

1绪论

1.1功率变换装置

1.2多电平逆变器的控制策略简述

1.3本论文研究的主要内容

2三电平逆变器主电路的研究

2.1二极管箝位式三电平逆变器的拓扑结构与原理

2.2二极管箝位式逆变电路的控制要求

2.3二极管箝位式三电平逆变电路的控制策略分析

3三电平逆变器SVPWM的调制策略

3.1查表式SVPWM算法

3.2参考电压分解式SVPWM算法

3.3 60o坐标系SVPWM的算法

4二极管箝位式逆变电路中点电压不平衡问题的分析

4.1直流端中点不平衡时的危害

4.2中点电压不平衡的原因

4.3各矢量对中点电位影响的分析

4.4平衡中点电位的控制方法

5 MATLAB/SIMULINK仿真分析

5.1查表法SVPWM调制方法仿真

5.2 60o坐标系SVPWM的算法仿真

5.3 基于三电平逆变器的变频调速系统仿真

6 三电平逆变器控制系统的设计

6.1系统整体设计

6.2系统硬件电路的设计

6.3系统软件的设计

6.4实验波形

结 论

参考文献

附录A 硬件电路图

在学研究成果

致谢