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《浙江大学》 2018年
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三电平变流器调制和控制策略研究

耿毓廷  
【摘要】:随着环境污染、能源紧缺现象日益严重,节能减排逐步成为人类共识,新能源发电可以有效降低火力发电的碳排放,因而近年得到大力发展。三电平变流器高效率和电流畸变小的特点使得其在有源滤波、新能源并网等场景广泛应用。然而功率等级的增加使得三电平变流器效率和电流谐波的要求越来越高。本文从调制策略和控制方法着手,对三电平变流器展开研究,主要工作如下:1.使用新的断续脉宽调制方式(Discontinuous Pulse width Modulation,DPWM),解决现有DPWM应用中存在的中点电压不平衡、轻载电流谐波大两个问题。首先,提出一种以调制波为比较基准生成零序分量的混合型断续脉宽调制策略,记为MHDPWM(Modulation Wave Based DPWM)。该调制方式随调制度的不同在断续和连续脉宽调制之间变化。对比分析了该调制策略与传统DPWM在降低开关损耗和电流谐波方面的性能。接着分析常规DPWM与中点平衡零序分量注入共同作用,存在DPWM或中点平衡失效问题。通过仿真验证基于MHDPWM的中点电压平衡策略能无冲突实现中点电压平衡和断续脉宽调制。针对DPWM调制在轻载时电流谐波较大的问题,本文使用以电流为比较基准的混合脉宽调制策略(Current Based Hybrid DPWM,CHDPWM)。通过理论分析和仿真验证该调制策略能够在重载时降低开关损耗,在轻载时牺牲较少开关损耗提升电流质量,且具备MHDPWM与中点平衡无冲突执行的优点。2.采用重复控制和PI控制复合控制策略,增强传统PI控制器的谐波抑制能力,有效降低了低次谐波。首先,建立中点箝位型(Neutral Point Clamped,NPC)三电平变流器的数学模型,并根据系统模型设计dq轴解耦的PI控制器参数。接着阐述内模原理,表明重复控制器相比PI控制器具有更好谐波抑制能力。接着设计重复控制器参数,结合PI控制器的动态响应速度和重复控制器的谐波抑制能力,将PI控制器与重复控制器使用串、并联两种方式复合。并对两种复合控制方式可行性和谐波抑制性能进行理论分析和仿真验证。3.根据系统指标和变流器拓扑设计了变流器的硬件参数和软件架构。并搭建一套3.6kW的NPC三电平变流器实验平台。并在实验平台上验证了本文所提出的控制、调制策略的可行性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM46

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【参考文献】
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