基于IGCT器件的三電平PWM整流器控制算法研究.pdf

1、多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、大功率的電力電子器件以及高性能的控制策略是當(dāng)前大功率變流器發(fā)展的關(guān)鍵因素。本文對三種多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，選擇基于IGCT器件的二極管箝位型三電平PWM整流器為研究對象，對IGCT的特性以及三電平整流器的調(diào)制方法、控制策略進(jìn)行了深入研究。
　　本文首先介紹了IGCT器件的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過對NPC三電平整流器的原理分析，指出將IGCT器件應(yīng)用于三電平電路時(shí)控制上存在的問題以及解決的方法。
　　論文重點(diǎn)分析

2、了三電平SVPWM和三電平SHEPWM兩種調(diào)制方法，引出空間電壓矢量的概念，詳細(xì)計(jì)算并推導(dǎo)出三電平七段式SVPWM方法的實(shí)現(xiàn)過程，針對二極管箝位的三電平整流器中點(diǎn)電壓不平衡問題，分析其產(chǎn)生原因，并提出一種基于分配因子的控制方法，同時(shí)對空間電壓矢量的開關(guān)序列進(jìn)行優(yōu)化，引出三電平SVPWM的N型開關(guān)序列算法。通過對三電平SHEPWM方法的原理介紹，列出三電平SHEPWM的非線性超越方程組，應(yīng)用牛頓迭代法和“沖量等效”法對方程組進(jìn)行求解，并提

3、出用Matlab中的FSOLNE函數(shù)對失效的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化求解，得到三電平SHEPWM在N=11時(shí)的解軌跡曲線，同時(shí)介紹了一種小矢量替代法，對三電平SHEPWM中點(diǎn)電壓進(jìn)行控制。最后，通過Matlab仿真建模，對NPC三電平整流器的SVPWM和SHEPWM方法進(jìn)行了對比與分析。
　　并網(wǎng)控制策略也是三電平PWM整流器應(yīng)用中一個(gè)重要的技術(shù)，本文對常用的兩種并網(wǎng)控制策略--電壓定向控制和直接功率控制分別進(jìn)行了介紹，分析了控制原理及實(shí)現(xiàn)的

4、方案，一方面將電壓定向控制與三電平SVPWM方法相結(jié)合，另一方面介紹了三電平直接功率控制的空間電壓矢量開關(guān)表，并對兩種控制策略進(jìn)行了對比。最后，通過Matlab搭建了NPC三電平PWM整流器電壓定向控制和直接功率控制兩種模型，對波形的分析說明了兩種控制策略的特點(diǎn)，驗(yàn)證了方案的可行性。
　　在實(shí)驗(yàn)室搭建了25kW三電平變流器的平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文研究的三電平SVPWM和SHEPWM方法仿真與計(jì)算的正確性。完成了3MW IGCT三