级联型中高压变频器控制策略的研究与实现

【摘要】：级联型中高压变频器是目前电力电子领域研究的热点之一,它具有以下优点:输入侧对电网污染小;输出电压接近正弦波,不需要输出滤波器;结构简单,易模块化;控制方法简单等,这些优点使得级联型变频器在电力拖动领域尤其是在风机、水泵等调速性能要求不高的场合应用前景广阔。因此,针对风机、水泵类负载,本文选择级联型拓扑结构作为中高压变频器的基本结构,对其进行了细致的研究。具体来说,本文的主要工作如下: 1、分析了级联型中高压变频器的基本拓扑结构。详细介绍了多重化整流电路和多种类型的逆变电路,重点介绍了目前常用的传统级联型逆变电路以及混合级联型中的2~N型和3~N型逆变结构。 2、研究了级联型中高压变频器的控制方法。在载波相移SPWM技术的基础上,提出了一种易于实现的控制方法——同步相移SPWM技术,并研究了优化载波相移SPWM技术和混合频率调制的SPWM技术。 3、利用MATLAB仿真软件对上述控制方法分别进行建模,并对各种控制方法的仿真结果进行了比较分析。 4、详细分析了功率单元模块故障情况下的电路拓扑,研究表明,在封锁故障功率单元输出的同时,应该切除该故障单元。另外,针对过流、直流侧过压和欠压、过热以及过载几种主要故障,提出了相应的处理方案。 5、根据系统的特点,设计了级联型中高压变频器的实现方案。