基于IGCT器件的大功率三电平逆变器研究

摘要

矿井提升机是应用于矿山的一种大型提升设备。课题针对矿机提升机研究现状和对电控装置的要求，研究了一种基于IGCT器件的大功率二极管钳位式三电平逆变器，该逆变器以IGCT为主要开关器件，它结合了IGBT和GTO的优点，适用于中高压、大功率场合。　　IGCT是一种高耐压、低通态压降、驱动和缓冲电路简单的功率器件。课题首先对IGCT器件的特性进行了分析，指出了影响IGCT关断过电压的因素，并通过测试电路对这些因素进行了计算和仿真分析。　　与两电平相比，多电平具有输出电压波形畸变小、开关损耗小、效率高等优点，将大功率器件IGCT应用于多电平逆变器中，减少了装置的器件数，可靠性高。课题对基于IGCT器件的逆变器进行了原理和特性分析，给出了三电平逆变器开关器件的参数选择。通过对单相桥的仿真测试，考察了吸收电路和开关器件的关系。　　针对三电平逆变器的空间矢量控制策略，课题提出了一种新的矢量控制算法，该算法将多电平问题转化为两电平问题，计算简单，通过仿真测试，证实了该算法的可实施性。　　课题最后对该大功率三电平逆变器系统进行了仿真，通过对不同频率下其输出波形的对比，证实了频率越高，输出波形质量越好，基于器件IGCT的大功率逆变器的优势得以体现，说明了该逆变器在提升机等大功率领域的优越性。

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 本文的研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 功率器件的发展

1．3 多电平逆变器的发展

1．4 多电平控制技术的发展

1．5 本文主要研究内容

2 IGCT的特性分析及测试

2．1 IGCT的结构原理

2．2 IGCT关断过电压的影响因素

2．2．1 钳位电感对IGCT关断过电压的影响

2．2．2 杂散电感对IGCT关断过电压的影响

2．3 IGCT过电压影响因素的测试

2．4 本章小结

3 多电平逆变器主拓扑的研究

3．1 传统逆变器主拓扑

3．1．1 两电平逆变器

3．1．2 多电平逆变器

3．2 基于IGCT器件的三电平逆变器

3．2．1 三电平逆变器原理分析

3．2．2 三电平逆变器特性分析

3．2．3 三电平逆变器器件参数设计

3．3 三电平逆变器单桥臂仿真分析

3．4 本章小结

4 三电平逆变器矢量控制算法研究

4．1 空间矢量脉宽调制原理

4．2 三电平空间矢量控制算法研究

4．2．1 三电平空间矢量分析

4．2．2 三电平空间矢量控制算法

4．2．3 三电平空间矢量算法实现

4．3 三电平空间矢量控制系统仿真

4．3．1 三电平空间矢量控制系统模型

4．3．2 仿真和结果分析

4．4 本章小结

5 大功率三电平逆变器系统仿真研究

5．1 三电平逆变器系统控制方式

5．2 三电平逆变器系统仿真建模

5．3 系统仿真和结果分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

参考文献

作者简历

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