有源中點鉗位型五電平逆變器調制策略及其調速系統(tǒng)研究.pdf

1、多電平逆變器已被廣泛應用于大功率礦用提升機、風機、壓縮機、傳送帶等場合,隨著工礦企業(yè)對電機驅動設備高功率因數、低開關損耗、低諧波含量的要求不斷提高,各種多電平逆變器拓撲應運而生。有源中點鉗位型(ANPC)五電平逆變器因其具有無需移相變壓器和鉗位二極管,每相只有一個懸浮電容,直流母線只有一個中點電位等優(yōu)點,越來越受到學術界和工業(yè)界的關注。
　　在分析了ANPC五電平逆變器工作原理的基礎上,首先對ANPC五電平逆變器的SHEPWM技術

2、進行了深入研究。采用新穎的全局最優(yōu)粒子群優(yōu)化算法,通過調試種群大小、慣性權重、加速度系數等參數,高效搜索出了開關角非線性超越方程組的解,并針對不同的調制度范圍分別設計了不同的逆變器輸出相電壓波形。采用電壓滯環(huán)控制策略平衡懸浮電容電壓,并通過調節(jié)懸浮電容電壓滯環(huán)閾值大小,影響中點電位的自平衡能力,以實現對中點電位的平衡控制。仿真結果表明,該滯環(huán)控制策略需要針對不同的調制度調試出合適的閾值大小,在保證中點電位平衡的前提下盡量降低開關頻率,工

3、程應用中具有一定的局限性。
　　為此,進一步研究了ANPC五電平逆變器的SVPWM技術。首先引入物理意義明確的 ja-jb-jc虛坐標系,將逆變器輸出的零序、非零序電壓分量分開控制,簡化了矢量序列的選擇過程和矢量作用時間的計算。然后分析了 ANPC五電平逆變器在512個三相開關組合下形成的10種直流母線電容充放電回路,并分別建立了能夠形成各回路的所有空間電壓矢量表,進而通過查表掌握125個空間電壓矢量對中點電位的影響特性。最后在此

4、基礎上提出了基于 SVPWM技術的中點電位平衡控制策略,并通過仿真在不同調制度下驗證了該策略的有效性。
　　為進一步驗證ANPC五電平逆變器的調速特性,分析了永磁同步電機的矢量控制策略,搭建了基于isd=0控制策略的矢量控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結果表明:在 SVPWM技術調制下,永磁同步電機輸出轉矩脈動小,動態(tài)響應速度快,本文提出的中點電位平衡控制策略能夠在動態(tài)條件下有效平衡 ANPC五電平逆變器的中點電位。
　　最后,介紹了