中壓五電平單元級聯(lián)變頻器的研究與設計.pdf

1、隨著國民經濟的快速發(fā)展，中壓大功率變頻器的研究與應用正成為電力電子行業(yè)一個新的研究方向。在大功率變頻器領域，多電平變頻器具有許多獨特的優(yōu)點，其中級聯(lián)式多電平變頻器是多電平變頻器一種最具有發(fā)展前途的類型，該類變頻器單元幾乎全采用三電平H橋型單元。本文研究工作獲得國家“863”計劃課題“電機變頻調速系統(tǒng)的集成優(yōu)化技術研究”項目支撐，目標是研究與設計中壓五電平功率單元級聯(lián)變頻器。這種變頻器所需單元數(shù)比較傳統(tǒng)三電平單元級聯(lián)型變頻器大大減少，輸出

2、波形質量更好。 論文介紹了五電平功率單元級聯(lián)變頻器的主電路拓撲結構特點、探討了輸入移相整流技術，運用坐標變換的方法推導和分析了單元級聯(lián)變頻器及異步電機矢量控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。研究和比較了級聯(lián)式變頻器的幾種PWM算法的特點，并選取載波相移層疊混合PWM方式為變頻器的控制方式。提出了三點式五電平功率單元的開關控制策略，以及單元平衡控制的解決方案。并研究了矢量控制方法在中壓級聯(lián)變頻器系統(tǒng)的應用。 研究和完成了控制系統(tǒng)的軟件、硬

3、件方案設計，對于系統(tǒng)的兩級旁路保護與實現(xiàn)、在線故障識別系統(tǒng)，DSP/CPLD冗余控制系統(tǒng)等關鍵技術進行了研究。同時對采取該變頻器供電的異步電機PWM控制系統(tǒng)和異步電機矢量控制系統(tǒng)分別進行了仿真研究，成功研制了中壓五電平單元級聯(lián)變頻器樣機。在不同負載和不同實驗條件下對變頻器樣機進行了滿功率大電流實驗，結果表明五電平功率單元級聯(lián)變頻器輸出穩(wěn)定，動態(tài)響應好，得到了滿意的預期效果。 論文最后對研究工作進行了總結，并提出了一些需要進一步探