有源中點(diǎn)鉗位型五電平逆變器調(diào)制策略及其調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、多電平逆變器已被廣泛應(yīng)用于大功率礦用提升機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、傳送帶等場(chǎng)合,隨著工礦企業(yè)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備高功率因數(shù)、低開關(guān)損耗、低諧波含量的要求不斷提高,各種多電平逆變器拓?fù)鋺?yīng)運(yùn)而生。有源中點(diǎn)鉗位型(ANPC)五電平逆變器因其具有無(wú)需移相變壓器和鉗位二極管,每相只有一個(gè)懸浮電容,直流母線只有一個(gè)中點(diǎn)電位等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。
　　在分析了ANPC五電平逆變器工作原理的基礎(chǔ)上,首先對(duì)ANPC五電平逆變器的SHEPWM技術(shù)

2、進(jìn)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(guò)調(diào)試種群大小、慣性權(quán)重、加速度系數(shù)等參數(shù),高效搜索出了開關(guān)角非線性超越方程組的解,并針對(duì)不同的調(diào)制度范圍分別設(shè)計(jì)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(guò)調(diào)節(jié)懸浮電容電壓滯環(huán)閾值大小,影響中點(diǎn)電位的自平衡能力,以實(shí)現(xiàn)對(duì)中點(diǎn)電位的平衡控制。仿真結(jié)果表明,該滯環(huán)控制策略需要針對(duì)不同的調(diào)制度調(diào)試出合適的閾值大小,在保證中點(diǎn)電位平衡的前提下盡量降低開關(guān)頻率,工

3、程應(yīng)用中具有一定的局限性。
　　為此,進(jìn)一步研究了ANPC五電平逆變器的SVPWM技術(shù)。首先引入物理意義明確的 ja-jb-jc虛坐標(biāo)系,將逆變器輸出的零序、非零序電壓分量分開控制,簡(jiǎn)化了矢量序列的選擇過(guò)程和矢量作用時(shí)間的計(jì)算。然后分析了 ANPC五電平逆變器在512個(gè)三相開關(guān)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(jìn)而通過(guò)查表掌握125個(gè)空間電壓矢量對(duì)中點(diǎn)電位的影響特性。最后在此

4、基礎(chǔ)上提出了基于 SVPWM技術(shù)的中點(diǎn)電位平衡控制策略,并通過(guò)仿真在不同調(diào)制度下驗(yàn)證了該策略的有效性。
　　為進(jìn)一步驗(yàn)證ANPC五電平逆變器的調(diào)速特性,分析了永磁同步電機(jī)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(jié)果表明:在 SVPWM技術(shù)調(diào)制下,永磁同步電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,本文提出的中點(diǎn)電位平衡控制策略能夠在動(dòng)態(tài)條件下有效平衡 ANPC五電平逆變器的中點(diǎn)電位。
　　最后,介紹了