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《北京交通大学》 2012年
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基于IGCT器件的三电平PWM整流器控制算法研究

李演  
【摘要】:多电平拓扑结构、大功率的电力电子器件以及高性能的控制策略是当前大功率变流器发展的关键因素。本文对三种多电平拓扑结构进行比较,选择基于IGCT器件的二极管箝位型三电平PWM整流器为研究对象,对IGCT的特性以及三电平整流器的调制方法、控制策略进行了深入研究。 本文首先介绍了IGCT器件的结构和工作原理,通过对NPC三电平整流器的原理分析,指出将IGCT器件应用于三电平电路时控制上存在的问题以及解决的方法。 论文重点分析了三电平SVPWM和三电平SHEPWM两种调制方法,引出空间电压矢量的概念,详细计算并推导出三电平七段式SVPWM方法的实现过程,针对二极管箝位的三电平整流器中点电压不平衡问题,分析其产生原因,并提出一种基于分配因子的控制方法,同时对空间电压矢量的开关序列进行优化,引出三电平SVPWM的N型开关序列算法。通过对三电平SHEPWM方法的原理介绍,列出三电平SHEPWM的非线性超越方程组,应用牛顿迭代法和“冲量等效”法对方程组进行求解,并提出用Matlab中的FSOLVE函数对失效的结果进行优化求解,得到三电平SHEPWM在N=11时的解轨迹曲线,同时介绍了一种小矢量替代法,对三电平SHEPWM中点电压进行控制。最后,通过Matlab仿真建模,对NPC三电平整流器的SVPWM和SHEPWM方法进行了对比与分析。 并网控制策略也是三电平PWM整流器应用中一个重要的技术,本文对常用的两种并网控制策略——电压定向控制和直接功率控制分别进行了介绍,分析了控制原理及实现的方案,一方面将电压定向控制与三电平SVPWM方法相结合,另一方面介绍了三电平直接功率控制的空间电压矢量开关表,并对两种控制策略进行了对比。最后,通过Matlab搭建了NPC三电平PWM整流器电压定向控制和直接功率控制两种模型,对波形的分析说明了两种控制策略的特点,验证了方案的可行性。 在实验室搭建了25kW三电平变流器的平台,通过实验验证了本文研究的三电平SVPWM和SHEPWM方法仿真与计算的正确性。完成了3MW IGCT三电平变流器电压定向的SVPWM方法的实验并验证了其可行性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM461

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