一种具有能量回馈功能的级联型高压变频器的仿真研究

摘要

变频调速技术涉及电子、电工、信息与控制等多个学科领域。采用变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品产量和质量的重要途径，已在应用中取得了良好的应用效果和显著的经济效益。但是，在对调速节能的一片赞誉中，人们往往忽视了进一步挖掘变频调速系统节能潜力和减少变频器对电网污染的问题。　　随着绿色能源技术的发展，变频器的能量回馈技术已成为电力电子技术研究的热点和亮点。具有能量回馈功能的变频器不仅可以实现能量的双向传输，把电机的再生能量通过变频器回馈到电网，进一步节约能源；同时，还可以控制变频器网侧的功率因素，实现单位功率因素，从而大大减少变频器对电网的谐波污染。　　目前，市场上的高压变频器主要采用多个功率单元级联的拓扑结构。文中以级联型高压变频器为基础，提出了一种可以实现能量回馈的改进方案。即采用成熟的三相PWM整流技术，用全控型开关器件IGBT取代不可控的二极管组成三相PWM整流器，与H桥逆变单元一起组成功率单元的整流和逆变环节。通过对功率单元的三相 PWM整流器进行双闭环控制，即电压外环，电流内环，来实现级联型高压变频器的能量双向传输和单位功率因数。　　文中详细介绍了级联型高压变频器的基本工作原理及拓扑结构，然后针对本文提出的改进方案，对能量回馈系统进行了数学建模，并给出了双闭环控制中电流环和电压环的设计方法。　　最后，在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建了系统的仿真模型，对整个系统进行了仿真，仿真结果验证了改进方案的正确性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1通用变频器在应用中存在的问题

1.2国内外高压变频器能量回馈技术研究现状

1.3本论文研究的主要内容

第二章 高压变频器的拓扑结构和工作原理

2.1高－低－高型变频器

2.2直接高压型变频器

2.3 级联型高压变频器的主电路拓扑结构图

第三章 级联型高压变频器的逆变单元

3.1 H桥逆变单元的工作原理

3.2 H桥逆变单元的PWM控制方法

第四章 级联型高压变频器的能量回馈系统

4.1 能量回馈系统的拓扑结构

4.2 基于IGBT能量回馈系统的三相PWM整流器

4.3能量回馈系统主电路交流侧电感的参数设计

第五章 能量回馈型级联高压变频器的仿真与结果分析

5.1 仿真平台的介绍

5.2 H桥逆变单元SPWM脉冲生成模块的搭建

5.3 能量回馈系统仿真模型的搭建

5.4 功率单元的仿真模型

5.5 具有能量回馈功能的级联型高压变频器的仿真模型

5.6 仿真与结果分析

5.7仿真结论

第六章 结论与展望

参考文献

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢