复合级联多电平变换器拓扑及控制方法研究.pdf

华南理工大学
硕士学位论文
复合级联多电平变换器拓扑及控制方法研究
姓名:潘虹
申请学位级别:硕士
专业:电力电子装置与系统
指导教师:张波;丘东元
20040514
摘要——采用高频髦坪偷推捣讲ǖ髦葡嘟岷系母春系髦撇呗浴8貌呗哉攵愿鞯ピ5消谐波ā⑷窃夭ㄒ葡郟法、开关频率优化龇椒ǎ约霸诖嘶∩咸岢龅起人们越来越多的关注。多电平的一般原理是由龅缙教ń缀铣山滋莶ㄒ员平沂出电压,其特点是依靠单元拓扑组合,通过适当控制方法,在得到高质量的输出波形的同时,克服两电平变换器的诸多缺点,达到降低开关器件应力,减少开关损耗,提高系此外,复合级联多电平变换器可以灵活地针对不同的单元拓扑采用不同耐压和功率等级的开关器件,使用不同的直流电压电源,用最少量的级联单元拓扑实现最多的电平多电平变换器进行了分类研究,从而将复合级联多电平变换器系统地分为传统级联型、等电压比型和准线性型三类。其次,着重对全桥单元多电平变换器,以典型的ピ6合级联多电平变换器各个单元能量分配与其直流电压等级的关系。三角载波移相一开关频率最优痉āT谧酆媳冉险庑┓椒ǖ幕∩希疚奶岢隽肆街复合级联多电平逆变器的控制方法:⒏叩推档髦聘春霞读6嗟缙侥姹淦鞯目刂品椒直流电压等级不同,高压单元采用低频方波调制,以适应具有高阻断电压和低开关频率频调制复合级联多电平逆变器的控制方法不同,该控制方法所有全桥单元均采用低频调制,因而开关频率低,适合中压大功率场合。三是对全桥两单元复合级联多电平变换器进行了实验研究,它包括硬件电路设计、电压比、和,分别对高低频调制和单阶梯控制策略下的输出进行了研究,关键词:级联;多电平;逆变器:单阶梯控制:近年来,在高压、大功率应用场合,一种新型变换器一一复合级联多电平变换器引统效率等目的。数,降低了系统成本。本文的研究内容主要包括三部分:一是拓扑结构及工作原理分析。首先对复合级联电平变换器为例,通过工作模态分析与仿真分析,说明了它的工作原理。最后分析了复二是探讨了全桥单元复合级联多电平变换器的控制方法。多电平的控制方法一般有的开关管,如珿等的可靠工作;低压的单元采用高频三角载波髦疲以充分发挥具有快速开关能力的管的优势,两者结合即可以得到高电压、高品质的输出波形,又可以增强了运行的可靠性。⒁恢值ソ滋荻嗟缙降目刂品椒ǎ敫叩单片机控制软件设计和特性分析,实验样机功率为。试验以全桥两单元不同直流结果验证了本文理论研究的正确性。
瑂’’,.——..猯,.,甋琲.,琫甋猙甀琣.—甌.,’’琺.,.Ⅱ
兰塑堡三盔兰堡主兰堡丝苎篶;;;.,,....琫.,
导师签名:豸檄一日期:≥神眸‘月留日学位论文版权使用授权书华南理工大学学位论文原创性声明灞机谘机日期:蛔毕年拢日期:知砰年卵谷保密口,在——年解密后适用本授权书。取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存本学位论文属于作者签名:和汇编本学位论文。不保密口。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭
第一章绪论引言逆变器是一种电能变换装置,通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换““薄啊薄R话闼道矗姹淦髯;恍时冉细撸;皇涑龅牟ㄐ稳繁冉差,是含有相当多谐波成分的方波,影响了逆变器的性能。现有变频技术以脉宽调制绞轿V鳌!,由于该方式固有特性的影响,系统中不可避免地产生高次谐波电流、漏电流及空间电磁波等电磁干扰6诠馈⒌缌Α⒑娇铡⑹偷攘煊虻闹弦波更加接近准正弦波呢诙嗟缙奖浠坏哪姹浼际跏钦庖涣煊虻娜鹊憧翁庵一。它通过将多个功率器件按一定的拓扑结构组成可提供多电平输出的逆变电路,然后使用适当的控制逻辑实现所需的波形。由于这种技术可以降低装置输出的谐波分量,使整个电路具有低开关频率、高电路利用率和低电磁干扰等特点,因此为消除谐波、实现清洁电源的研究提供了一条新的途径⋯””。这也是本文的要研得到高质量的输出波形的同时,克服两电平电路的诸多缺点,无需输出变压器和拓扑,得到越来越广泛的应用。随着近年“电力电子积木”技术的兴起,使多个功率器件的集成化和低成本化逐步成为可能,也为多电平变化电路拓扑的发展提供了有力的技术支持。多电平变换器思想从提出到至今,出现了许多电路拓扑,归纳起来有以下几种:二级管箝位型:飞跨电容型;