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《浙江大学》 2005年
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新型多电平逆变器组合拓扑结构和多电平逆变器的容错技术

陈阿莲  
【摘要】:多电平变换器因具有小的输出波形THD值、低的器件电压应力和低的系统 EMI等优点而成为高压大功率研究应用的热点。然而,现有的多电平变换器拓扑 都存在一定的缺点,使它们在实际应用中存在一定的局限性。并且,随着电平数 的增多,电路拓扑和控制的复杂性增加,使变换器系统的可靠性降低。本文的工 作,就是基于上述两点,对多电平逆变器的拓扑及利用容错技术提高其可靠性进 行了研究。 为了解决传统的三类多电平拓扑在实际应用中存在的缺点,本文从多电平变 换器中的电压“箝位”这个关键问题出发,提出了混合箝位的概念,并基于该概 念得到几种新型的混合箝位拓扑。重点研究了一种通过有源和无源器件共同实现 箝位的混合箝位拓扑。该拓扑不需要附加电压平衡电路和使用独立直流电压源, 不管在什么负载特性下,自身都能够实现中点电位平衡。它可以应用于有功和无 功变换场合。本文以该拓扑的五电平半桥电路进行了仿真和实验,结果验证了该 拓扑的正确性。另外还对二极管、飞跨电容、开关器件等不同箝位器件的功能进 行了比较。混合箝位概念的提出,为新型多电平拓扑的生成提供了一条新的思路。 近几年来,为了获得较好的输出频谱特性,利用较少的器件来产生较高质量 的波形成为多电平变换器一个新的发展方向。本文提出了适合于该方向的两类多 电平拓扑,并对它们的生成方法和工作原理进行了研究。其中一类为二极管箝位 组合型和飞跨电容组合型拓扑。该类拓扑通过组合传统的二极管箝位型或飞跨电 容型多电平拓扑与两电平桥臂得到。另一类为新型组合策略的飞跨电容型拓扑, 它折衷考虑了开关状态的利用和飞跨电容的电压平衡。对于该新型组合策略拓 扑,本文对不同电压比组合情况下的输出电平数和飞跨电容的电压平衡进行了研 究,并得到一些原创性的、有意义的结论:1) 主开关的电压应力等于相邻两个飞 跨电容的电压差,当两个飞跨电容的电压比越大,主开关承受的电压应力也越大; 2) 当某一个飞跨电容与相邻两个飞跨电容的电压差均为1个电平时,可以保证该 飞跨电容的电压平衡;3) 对于相同拓扑结构,输出的电平数越多,电压比的设置 方法也越多,能实现电压平衡的飞跨电容数就越少;反之,输出的电平数越少, 电压比的设置方法也越少,能实现电压平衡的飞跨电容数就越多。这两类新型拓 扑都能利用较少的器件输出较多的电平数,所以能提高电路的可靠性,降低成本。 但是其中某些器件需要承受大于单位直流母线电容的电压,所以它们比较适合应 用于中压、高性能的应用场合。这两类新型拓扑的提出,为多电平变换器提供了 新的应用方向。 论文从基于基本单元概念生成多电平变换器拓扑的思想出发,对级联型拓扑
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM464

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【引证文献】
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1 吕飞;余凤豪;张松涛;秦福星;;基于冗余改进通用型多电平可重构仿真研究[J];船电技术;2012年07期
2 吴国祥;江友华;;级联型多电平高压变频器研究[J];电机与控制应用;2007年01期
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1 江友华;翁天海;顾胜坚;;倍频SPWM技术在级联型多电平变频器中的应用[A];第九届全国电技术节能学术会议论文集[C];2007年
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【同被引文献】
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6 黄庆利;周细文;;新型五电平混合级联逆变器的仿真研究[J];变流技术与电力牵引;2008年01期
7 江平;宋平岗;黄华;;基于空间电压矢量控制的三电平逆变器[J];变流技术与电力牵引;2008年03期
8 杨向真;丁明;苏建徽;茆美琴;;准优化PWM技术在级联型多电平变流器中的应用[J];变频器世界;2006年02期
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10 阮会;;三电平中点电压平衡PWM控制策略研究[J];船电技术;2009年05期
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1 陈世杰;王武斌;吕征宇;;开关功率放大器拓扑及控制方案选择[A];浙江省电源学会第九届学术年会论文集[C];2004年
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9 王鸿雁;多电平逆变器PWM新方法及相关技术[D];浙江大学;2005年
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1 岳殿霞;多电平Buck直流变换器技术的研究[D];长春理工大学;2010年
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6 李旭;大功率交流变频调速三电平逆变器及控制[D];南京航空航天大学;2011年
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8 柴云霞;电压型三相AC/DC双相变流器的直接电流DSP控制[D];燕山大学;2001年
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2 潘慧梅;;逆变电源并联控制综述[J];电焊机;2011年05期
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6 王永攀;朱忠尼;王涛;李金;屈建国;黄茹萍;;基于FIFO的多路信号产生的方法研究[J];电测与仪表;2013年03期
7 葛超铭;李少纲;;小型风力发电系统功率控制策略的研究[J];电气自动化;2013年03期
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10 杨磊;张敏;江博;;基于电压型PWM整流器的新型内馈斩波串级调速系统[J];煤矿机械;2011年02期
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1 崔霆锐;张立伟;;基于MRAS的混合模型转子时间常数辨识及参数敏感性分析[A];第七届中国高校电力电子与电力传动学术年会论文集[C];2013年
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6 张长勇;单元级联高压变频器的数字化实现与可靠性研究[D];河北工业大学;2007年
7 胡海兵;电力电子集成系统中的数字控制平台研究[D];浙江大学;2007年
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