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交直交电能变换控制系统研究

作　者: 孙福锋
导　师: 罗耀华
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 多相整流技术多电平空间矢量调制二极管钳位型三电平逆变器中点电压平衡数字控制
分类号: TM72
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着电力电子技术和控制技术的不断发展,电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各个领域。然而,由于传统的整流装置本身的非线性特性,会使网侧输入电流严重畸变,谐波含量多。针对大功率场合下的三相整流电路,通常使用多相整流的方法消除网侧输入电流的某些特定次数的谐波,降低输入电流中的谐波含量,改善波形质量。多电平逆变器及其相关技术的研究与应用,是现代电力电子技术的最新发展之一。相对传统的两电平变流器,它具有很多优点:减少开关管承受的电压应力、可大大改善输出THD、不需要提高开关管的耐压而靠增加电平数就可以提高总的输出电压。论文首先分析了多绕组移相整流变压器的移相原理。并在此基础上总结出多相整流电路的相数和消除谐波次数的规律性关系。设计了多相整流电路及滤波器,详细讨论整流电路器件的参数选择与滤波器参数计算。在此基础上对进行了建模与仿真验证。对空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的基本原理进行了详细的分析和推导。然后详细地研究了两电平逆变器和三电平逆变器空间电压矢量调制技术的基本原理。同时对三电平逆变器空间电压矢量调制算法进行详细推导。由于中点电位的不平衡是钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题,本文对此作了详细的研究。最后,为了验证分析的正确性,构建了两电平逆变器和三电平逆变器仿真模型。同时,为了获得高质量的输出电压,构建了闭环控制系统,通过对系统的仿真,验证了算法的可靠性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 多重化整流系统概述  10-11
    1.2.1 电力系统的谐波危害  10-11
    1.2.2 多相整流技术概述  11
  1.3 多电平逆变器的发展和应用领域  11-14
    1.3.1 多电平逆变器的发展  11-12
    1.3.2 多电平逆变器的应用领域  12-14
  1.4 本课题研究的内容  14-15
第2章多相整流技术研究与仿真  15-29
  2.1 多相整流基本原理  15-22
    2.1.1 相关概念  15-16
    2.1.2 移相变压器  16-18
    2.1.3 六脉波二极管整流器  18-19
    2.1.4 十二脉波串联型二极管整流器  19-22
    2.1.5 其他串联型二极管整流器  22
  2.2 多相整流电路仿真与结果分析  22-27
    2.2.1 MATLAB简介  22-23
    2.2.2 多相整流电路仿真模型构建  23-25
    2.2.3 多相整流电路仿真结果分析  25-27
  2.3 本章小结  27-29
第3章三电平逆变器SVPWM控制策略  29-59
  3.1 多电平逆变器技术简介  29-34
    3.1.1 多电平逆变器的拓扑结构  29-32
    3.1.2 多电平逆变器的PWM控制方法  32-34
  3.2 电压空间矢量控制方法基本原理  34-41
    3.2.1 电压空间矢量的基本概念  34-35
    3.2.2 电压矢量与磁链矢量的关系  35-36
    3.2.3 两电平逆变器工作原理  36-41
  3.3 三电平逆变器SVPWM算法实现  41-50
    3.3.1 二极管钳位式三电平逆变器的工作原理  41-44
    3.3.2 SVPWM算法中扇区、区域的划分  44-46
    3.3.3 输出电压矢量作用时间的计算  46-47
    3.3.4 电压空间矢量作用顺序的确定  47-50
  3.4 三电平逆变器中点电位平衡的控制  50-58
    3.4.1 逆变器中点电压不平衡的原因  50-51
    3.4.2 电压矢量对中点电压的影响  51-53
    3.4.3 中点电位平衡的控制  53-58
  3.5 本章小结  58-59
第4章交直交电能变换控制系统仿真研究  59-74
  4.1 两电平逆变器SVPWM的MATLAB仿真  59-63
    4.1.1 两电平逆变器SVPWM的MATLAB仿真  59-62
    4.1.2 两电平逆变器仿真结果分析  62-63
  4.2 三电平逆变器SVPWM的MATLAB仿真  63-67
  4.3 交直交电能变换控制系统的MATLAB仿真与结果分析  67-73
    4.3.1 逆变器输出电压波形控制  67-68
    4.3.2 系统仿真模型构建  68-69
    4.3.3 系统仿真结果分析  69-73
  4.4 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

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