基于NPC型三電平逆變器的礦用無功補償裝置研究.pdf

1、隨著煤礦企業(yè)的發(fā)展，井下采掘、運輸?shù)裙ぷ飨蛑鴻C械化自動化方向發(fā)展，機械化程度和機械設備的效能越來越高，對供電質量要求也越來越高。煤礦供電系統(tǒng)大多存在功率因數(shù)低、損耗大、諧波污染嚴重、電壓波動大等問題，因此，有必要對煤礦電網進行無功補償，以確保電網的電能質量。傳統(tǒng)的礦用無功補償裝置己不能滿足目前的需要，多電平逆變器的發(fā)展很好了解決了煤礦電網的無功補償問題。其中，由于二極管箝位型(NPC)三電平逆變器具有器件耐壓要求低、無需均壓、輸出波形好

2、等優(yōu)點，成為了高壓大功率領域研究的重點，且已經進入實用化階段。本文圍繞NPC型無功補償裝置展開研究，并將該無功補償裝置應用于煤礦供電系統(tǒng)。具體工作如下:
　　 (1)分析了NPC型三電平逆變器的工作原理與空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)。在論述了NPC型三電平逆變器的拓撲結構與工作原理基礎上，分析了三電平逆變器的SVPWM調制實現(xiàn)，主要包括參考電壓矢量扇區(qū)的判斷、基本合成矢量的選擇、基本矢量作用時間的計算以及基本矢量的作用次序

3、，并通過仿真驗證了該調制算法。
　　 (2)研究了NPC型三電平逆變器直流側中點電位不平衡問題。分析了中點電位不平衡帶來的危害以及中點電位不平衡的原因。對于中點電位不平衡，主要介紹了硬件平衡策略與軟件平衡策略。在SVPWM調制算法的基礎上通過修改小矢量的作用時間給出了PI控制的中點電位平衡策略，并對所提平衡策略進行了仿真分析，通過仿真驗證了該平衡策略的正確性。(3)研究了基于NPC型三電平逆變器的無功補償裝置。在分析了等量坐標變

4、換的基礎上，建立三電平無功補償裝置的數(shù)學模型，對于無功補償裝置交流側有功電流與無功電流存在的耦合，采用了dq軸前饋解耦的控制策略，對于解耦后的無功系統(tǒng)，構建了電流內環(huán)與電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，并通過仿真驗證了該無功補償裝置的有效性。(4)設計了NPC型礦用無功補償裝置系統(tǒng)。NPC型礦用無功補償裝置的系統(tǒng)設計主要包括主電路參數(shù)的設計與控制系統(tǒng)的設計，對于控制系統(tǒng)的設計，主要進行了主要接口電路設計與軟件設計。并針對煤礦井下的特殊環(huán)境，進行