載波相移SPWM級(jí)聯(lián)型多電平變流器數(shù)字化控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著大功率自關(guān)斷器件和高速微控制芯片的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)在大容量電機(jī)驅(qū)動(dòng)、交直流電力傳輸?shù)葓?chǎng)合的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大功率電力電子變流裝置的研究也越來(lái)越深入。在大功率電力電子變流裝置中，開(kāi)關(guān)器件承受功率增加和開(kāi)關(guān)頻率的提高構(gòu)成矛盾。載波相移技術(shù)是為了解決該矛盾而提出的新技術(shù)。本文主要在基于載波相移SPWM的多電平變流器數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方面做了部分研究，通過(guò)探索用先進(jìn)微控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制平臺(tái)引入電力電子的控制系統(tǒng)，推進(jìn)大功率變流器數(shù)字控制的進(jìn)程

2、。 本文首先詳細(xì)分析了級(jí)聯(lián)H橋的工作模式，用單片LF2407DSP實(shí)現(xiàn)三電平和五電平輸出，驗(yàn)證了對(duì)基于載波相移技術(shù)的級(jí)聯(lián)多電平變流器數(shù)字控制的可行性。通過(guò)輸出波形頻譜分析，驗(yàn)證了：載波相移SPWM是通過(guò)低頻諧波的相互抵消來(lái)提高等效開(kāi)關(guān)頻率，而不是簡(jiǎn)單的將諧波向高次推移。文章進(jìn)一步研究了采樣方式對(duì)消除開(kāi)關(guān)諧波的影響，用單片LF2407DSP實(shí)現(xiàn)了在數(shù)字系統(tǒng)中優(yōu)于常見(jiàn)對(duì)稱規(guī)則采樣方法的非對(duì)稱規(guī)則采樣方法五電平輸出。該方法只是增加一倍

3、的數(shù)據(jù)，卻能夠消除由對(duì)稱采樣法引入的大量不規(guī)則次諧波。 在第三章中詳細(xì)介紹了通過(guò)DSP+CPLD硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于載波相移技術(shù)的單相五、七、九電平控制脈沖的過(guò)程，對(duì)各個(gè)電平輸出的總諧波畸變率、傳輸帶寬、實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度、應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行了分析。并將數(shù)字PI調(diào)節(jié)閉環(huán)方案應(yīng)用到一個(gè)五電平SAPF樣機(jī)中，其電流諧波的補(bǔ)償取得了理想的效果。完成了浙江省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(NO：20040145)。在對(duì)三電平死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行詳盡分析基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)三電

4、平APF進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)一步改進(jìn)了補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流的波形。在第四章還詳細(xì)敘述了用異步并行傳輸方案實(shí)現(xiàn)三相五電平控制脈沖輸出的過(guò)程，該方法避免了前人遇到中斷時(shí)鐘同步的難題，減少了輸出脈沖的遺漏與增加，增加了控制可靠性。 本文還對(duì)在CPLD中實(shí)現(xiàn)死區(qū)的各種方法進(jìn)行了探討、分析與對(duì)比，為數(shù)字控制中的死區(qū)實(shí)現(xiàn)提供了多種方案。文章最后，在DSP與CPLD的通信方面也進(jìn)行了探索，利用DSP的SCI口初步實(shí)現(xiàn)了與CPLD的虛擬異步串行通信，在6米距