電流型多電平變流器拓?fù)浼捌淇刂撇呗缘难芯?pdf

1、由于多電平變流器具有功率容量大、開關(guān)頻率低、輸出諧波小、響應(yīng)速度快、電磁兼容性好等特點(diǎn)，從而使變流器裝置在增大容量的同時(shí)改善其輸出性能成為可能。而超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展、高反向電壓阻斷能力半導(dǎo)體器件(如MCT、IGCT等)的相繼出現(xiàn)，將有效解決電流型變流器的效率問題，為電流型多電平變流器在某些大電流高功率場(chǎng)合的應(yīng)用提供了優(yōu)勢(shì)。本文主要是系統(tǒng)地研究了電流型多電平變流器的主電路拓?fù)錁?gòu)造、PWM調(diào)制策略、自均流特性以及均流控制方法；本文還研究

2、了一種三相電流型多電平PWM整流器。 在閱讀相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)電流型多電平變流器的拓?fù)浒l(fā)展概況進(jìn)行了歸納，同時(shí)對(duì)各種拓?fù)涞墓ぷ髟磉M(jìn)行了分析。針對(duì)幾種常用的多電平PWM調(diào)制策略，就其基本調(diào)制特點(diǎn)以及在電流型多電平變流器中的應(yīng)用概況進(jìn)行了介紹。結(jié)合目前電流型多電平變流器研究所取得的成果，介紹了電流型多電平變流器的實(shí)際應(yīng)用前景和研究意義。 本文推導(dǎo)和構(gòu)造了多種電流型多電平變流器拓?fù)?，為整個(gè)研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。利用

3、電路對(duì)偶原理，推導(dǎo)出了一種通用型單相電流型5電平變流器拓?fù)?，?jīng)過簡(jiǎn)化和改進(jìn)，提出了一種單相6開關(guān)電流型5電平變流器拓?fù)?。然而，如何?gòu)造三相電流型多電平變流器拓?fù)?，則是拓?fù)溲芯抗ぷ鞯囊粋€(gè)難點(diǎn)。為了能運(yùn)用對(duì)偶定理，將三相電壓型多電平變流器電路進(jìn)行等效變換獲得平面化的拓?fù)鋱D，再利用打點(diǎn)法推導(dǎo)出了三相電流型5電平變流器拓?fù)?。通過改造矩陣變換器輸入側(cè)的電源連接方式，派生出了三相電流型5電平變流器拓?fù)?。結(jié)合多電平電流的產(chǎn)生機(jī)理，利用電感并聯(lián)實(shí)現(xiàn)

4、分流的思想推導(dǎo)了三相電流型5電平變流器拓?fù)?。以單相6開關(guān)電流型5電平變流器作為基本單元，通過適當(dāng)?shù)倪B接與組合，分別得到了三相電流型5電平變流器拓?fù)?和拓?fù)?。 研究了各類電流型多電平變流器的PWM調(diào)制策略。研究了多電平PWM調(diào)制技術(shù)在單相電流型多電平變流器和A類三相多電平變流器中的應(yīng)用，并對(duì)其輸出諧波特性進(jìn)行了理論分析，獲得了與電壓型多電平變流器相同的諧波消除性能。對(duì)于B類變流器，只要在實(shí)現(xiàn)單相多電平變流器PWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，

5、將3個(gè)調(diào)制波的相位依次錯(cuò)開120°就可輸出三相多電平電流。針對(duì)C類變流器，主要研究了基于三邏輯的PWM調(diào)制技術(shù)，由于三邏輯載波相移SPWM技術(shù)在線性調(diào)制區(qū)存在基波損失，為提高輸入電流的利用率，對(duì)過調(diào)制區(qū)的輸出諧波特性進(jìn)行了理論分析，得到了幅值調(diào)制比與基波幅值、諧波特性之間的定量關(guān)系，為在過調(diào)制時(shí)如何選取合適的幅值調(diào)制比提供了理論參考。 本文分類研究了電流型多電平變流器的自均流特性。通過建立分流電感電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對(duì)Ⅰ類和Ⅱ類變

6、流器的穩(wěn)態(tài)自均流特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，并得出了相對(duì)應(yīng)的結(jié)論，為實(shí)現(xiàn)均流控制提供了理論基礎(chǔ)。本文利用雙重傅立葉變換及其線性性質(zhì)，在中間電平電流不平衡條件下，對(duì)三邏輯載波相移SPWM以及多載波垂直分布SPWM輸出波形的諧波特性進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，從理論上說明了由于中間電平電流不平衡而對(duì)多電平變流器輸出性能所產(chǎn)生的影響。 結(jié)合Ⅰ類和Ⅱ類變流器的：PWM調(diào)制策略，分別提出了相對(duì)應(yīng)的均流控制方法。對(duì)于Ⅰ類變流器，本文提出了一種基于直流側(cè)電

7、流反饋的均流方法，彌補(bǔ)了基于載波旋轉(zhuǎn)方法所存在的動(dòng)態(tài)均流特性差，穩(wěn)態(tài)特性易受負(fù)載性質(zhì)影響等不足。為解決Ⅱ類變流器的電流不平衡問題，在實(shí)現(xiàn)載波相移SPWM的基礎(chǔ)上，提出了一種基于直流側(cè)電流反饋、利用跨相冗余開關(guān)組合自動(dòng)切換的均流方法。針對(duì)該種均流方法在更高電平變流器中不容易實(shí)現(xiàn)的問題，提出了一種基于調(diào)節(jié)脈沖寬度的均流方法，由于各個(gè)模塊單元間采用相對(duì)獨(dú)立的均流控制方式，因此不受變流器輸出電平數(shù)增加的影響，可擴(kuò)展應(yīng)用于更高電平數(shù)輸出的變流器，

8、實(shí)現(xiàn)方法具有普遍性。 本文根據(jù)電流型多電平SPWM變流器可逆的思想，結(jié)合載波相移SPWM整流技術(shù)和模塊并聯(lián)擴(kuò)容技術(shù)，研究了一種三相電流型多電平PWM整流器。通過建立平均等效電路模型對(duì)多電平整流器的工作原理進(jìn)行了分析，為滿足電流型PWM整流器的控制要求，研究了三邏輯PWM技術(shù)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法，并通過建立7電平整流器的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)對(duì)控制原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。與多脈波電流型相控整流器的基本性能進(jìn)行了對(duì)比分析，三相電流型多電平PWM