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对偶定理在电流型多电平变流器中的应用

杨欣  
【摘要】:随着超导储能技术(SMES)的发展,电流型逆变器(CSI)的储能效率问题必将得到解决。电流型多电平逆变器具有控制电流更直接方便、动态响应更快、易于再生以及内在的短路保护能力等优点,因而在大功率应用场合将具有广泛的应用前景。本文着重研究了对偶定理在电流型多电平拓扑中的应用,尤其是直接型电流型多电平拓扑中的应用,主要包括以下几方面的内容。 本文仔细研究了电路中的对偶性质,对一般的对偶组合结构对偶,器件对偶(非线性器件),开关对偶,变压器对偶都进行了一定的归纳总结。复杂电路可以通过简化为单独网络,分别求对偶的方法,这里给出了并联型全桥谐振变换器的对偶电路的推导过程。 在单相电流型多电平电路中,研究了一种从电压型五电平向电流型五电平电路的对偶过程。对单相五电平开关组合及控制策略进行了研究,找出了了它的最小开关顺序,利用POD PWM控制策略进行了实验研究验证,并应用了一种新的1/4开关周期法,仿真和实验结果验证了新拓扑的正确性和所用控制策略的可行性。 三相多电平CSI不能直接进行对偶,本文利用电感进行均流和分流的对偶思想,找到了一种新的三相五电平CSI拓扑,该类拓扑的结构简单,通过合成分流电感的电流而获得阶梯形的多电平电流,论文详细分析了该拓扑的工作原理,采用了一种能够对各支路电流进行平衡控制的开关控制策略。仿真和实验验证了新拓扑和所用开关策略的正确性。


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