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《华中科技大学》 2011年
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基于IGCT的逆变技术若干应用问题研究

何人望  
【摘要】:本文主要研究逆变技术在高压变频调速系统和光伏并网控制系统中应用的关键问题。 能源危机日益严重。应付能源危机主要靠两方面:一是节约能源,一是开发利用新能源。节能的一项重要技术是基于逆变技术的变频调速。太阳能则是开发新能源方面的重点,而太阳能并网中的关键技术之一是逆变技术。而IGCT则是高压大功率逆变技术的主要器件。因此,迫切需要研究逆变技术在高压变频调速系统和光伏并网控制系统中的应用问题。 在IGCT应用研究中,需要对其进行仿真。为了满足这一要求,本文提出了四模块封装的方法,将IGCT等效为稳态电路、开通暂态电路、关断暂态电路和开关信号延时电路四个电路,构建了IGCT的电路级模型,解决了IGCT性能仿真的难题。仿真波形与实验结果表明,该模型仿真精度高、速度快。研究成果可用于任何含有IGCT的电路中,包括逆变器。 高压逆变器中,常使用IGCT双管串联来增大耐压。串联后,由于双管存在差异,必然会分压不均。因此必须设计动态均压电路来保护IGCT。本文设计了串联缓冲电路,并针对缓冲电路进行了PSIM仿真和试验,通过仿真波形和试验波形比较验证了缓冲电路对IGCT的保护效果。 分析了常见的串联多重化结构、三电平结构以及多电平结构的主回路及其各自的优缺点。并通过分析比较,结合项目的实际情况和当前电力电子器件的发展水平,选定了中性点钳位(NPC)三电平结构作为变频器的拓扑结构。改善了高压变频器保护方案。方案对高压变频器的整流电路、逆变电路以及电动机负载等进行了全面有效保护。 高压变频器的散热系统,直接关系到变频器能否安全稳定工作。针对主要热源功率二极管和IGCT,设计了高压变频器的散热系统。 研究了IGCT在光伏并网控制中的应用问题。设计了光伏并网逆变电路。对光伏并网逆变器(含滤波器)进行了仿真研究。建立了电流滞环比较方式并网控制方式下的仿真模型,并利用仿真模型在不同滤波电路条件下对光伏并网逆变器进行仿真。仿真结果正确合理,仿真模型可用于光伏并网系统的进一步研究。 总结了主要研究工作和重要结论,指出了未来研究工作的重点和方向。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM464

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