新型矩陣式MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制算法研究.pdf

1、在高壓大容量變頻調(diào)速領(lǐng)域中,由于傳統(tǒng)矩陣變換器價(jià)格高、電壓利用率較低且輸出電壓受器件耐壓條件的限制,而H橋級(jí)聯(lián)型多電平變換器又難以實(shí)現(xiàn)無變壓器的高壓輸入以及四象限運(yùn)行。故很多學(xué)者提出各種改進(jìn)拓?fù)?其中由德國西門子提出的模塊化多電平變換器(MMC:Modular Multilevel Converter),在交-交變頻領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。它不僅能通過功率單元的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)多電平的輸出,而且由于每個(gè)H橋單元相互獨(dú)立,使所有電容都處于懸浮狀態(tài),

2、省去了移相變壓器。為了實(shí)現(xiàn)高壓大容量運(yùn)行,將模塊化多電平拓?fù)渑c矩陣變換器結(jié)構(gòu)相結(jié)合是一套可行的方案。本文主要研究了一種適用于高壓異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的無變壓器多電平拓?fù)?矩陣式模塊化多電平變換器。并針對該拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)和控制算法進(jìn)行了深入的研究。
　　矩陣式模塊化多電平變換器秉承了傳統(tǒng)矩陣變換器和模塊化多電平的優(yōu)點(diǎn),具有高度模塊化,電壓利用率高、單一直流電源供電、易于實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。本文在其基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步地改進(jìn),提出了一種新型矩陣式模塊

3、化多電平變換器,通過在每個(gè)橋臂引入一個(gè)小型電感,使得每個(gè)橋臂都處于運(yùn)行狀態(tài),使得橋臂間的開關(guān)狀態(tài)冗余數(shù)量大大減少,簡化了控制難度,且易于擴(kuò)展成多級(jí)級(jí)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　本文分析了其工作原理并建立了開關(guān)函數(shù)模型,采用載波層疊PWM調(diào)制方法控制輸入輸出電壓。為了控制各個(gè)H橋單元懸浮電容電壓的平衡,提出了兩種基于載波層疊PWM的電容電壓控制策略,并指出了各自的適用范圍。設(shè)計(jì)了基于新型矩陣式模塊化多電平變換器的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),在MATL