二极管箝位型三电平逆变器共模电压抑制

摘要

二极管箝位型三电平逆变器具有功率开关管上承受的电压应力小、开关频率低、输出电压中谐波含量少等优点,在轨道交通牵引系统、大功率交流调速、新能源发电等领域获得了广泛的应用。实际应用中,逆变器输出侧会产生共模电压,对负载和周围电气设备产生很大危害,且在调制系数较高、功率因数较低的情况下,中点电位不平衡,严重影响了系统的工作性能。为此,本文对二极管箝位型三电平逆变器共模电压抑制和中点电位平衡控制进行了深入研究,以提高系统的整体性能。
　　针对最近三矢量调制和传统虚拟空间矢量调制产生的共模电压较大的问题,本文提出了一种新型虚拟空间矢量调制策略,其在有效抑制共模电压的同时,实现了中点电位平衡。本文根据二极管箝位型三电平逆变器的拓扑结构和工作原理,分析了中点电位不平衡产生的机理和原因。针对最近三矢量调制中点电位不平衡问题,研究了传统虚拟空间矢量调制的具体实现过程。由于最近三矢量调制和传统虚拟空间矢量调制开关序列中都含有正小矢量,产生的共模电压较大,新型虚拟空间矢量调制中用零矢量和大矢量合成虚拟小矢量、三个中矢量合成虚拟中矢量,舍弃了正小矢量,这样有效地抑制了共模电压,也实现了中点电位平衡。为了降低新型虚拟空间矢量调制的开关频率,本文提出了相占空比法,利用基本矢量的占空比计算三相三种电平的占空比,有效地降低了开关频率。
　　在以DSPTMS320F2812和FPGAEP1C6Q240C8为控制核心的二极管箝位型三电平逆变系统实验平台上进行了实验研究,实验结果表明相比于最近三矢量调制和传统虚拟空间矢量调制,本文提出的新型虚拟空间矢量调制能够有效地抑制共模电压,同时,在输出电压全范围内实现了中点电位平衡。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2中点电位平衡控制技术研究现状

1.3共模电压抑制技术研究现状

1.4本文的主要内容

第二章 二极管箝位型三电平逆变器工作原理及其调制方法

2.1二极管箝位型三电平逆变器

2.2最近三矢量调制

2.3虚拟空间矢量调制

2.4本章小结

第三章 二极管箝位型三电平逆变器共模电压抑制研究

3.1二极管箝位型三电平逆变器共模电压分析

3.2二极管箝位型三电平逆变器共模电压抑制方法

3.3新型虚拟空间矢量调制方法与传统调制方法的性能对比分析

3.4本章小结

第四章 二极管箝位型三电平逆变系统仿真与实验结果分析

4.1二极管箝位型三电平逆变系统仿真

4.2二极管箝位型三电平逆变系统硬件系统设计

4.3二极管箝位型三电平逆变系统软件系统设计

4.4实验结果分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢