五电平级联逆变器的设计与仿真开题报告

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1、电信学院毕业设计开题报告姓名专业电力系统班级电气三班学号09230336指导教师题目类型工程设计题目五电平级联逆变器的设计与仿真一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义）1.技术背景在电压型逆变器中，最早广泛应用的是两电平逆变器。所谓两电平逆变器，就是通过控制开关管的导通和关断，在输出端把直流电源的正极和负极电压分别引出，将直流电能变换成交流电能的一种电能变换器。这种变换器一个最大的弱点是，受开关管功率和耐压的限制，不宜实现高压大功率输出。为了解决这个问题，通常的办法是将开关管直接串联，但这样做还需要解决开关管串联引起的静态和动态均压问题，同时还需要加入输

2、出滤波器，以降低输出谐波和du／dt。为了避免出现上述技术难题，于20世纪80年代，在电力电子技术领域中应用电力系统直流输电、无功补偿、电力有源滤波以及高压大功率交流电动机变频调速系统发展的需要，一种新型的、适合于环保节能应用的逆变器新思路——多电平逆变器(MultilevelInverter)开始出现，并受到了越来越多的人们的关注。经过20多年的研究，现在已基本形成了集中结构定型的多电平逆变器电路，形成了一门独立的新型电力电子逆变技术新学科。当代的逆变技术，为了减少输出电压中的谐波含量和du／dt8，有两种研究方向：一个是对两电平SPWM逆变器的研究，用高频化和软开关的方式来减少谐

3、波和开关损耗，即用提高逆变器的SPWM开关频率的方法来减小输出电压中的谐波含量。该方法的特点是必须用高频IGBT做开关管，du/dt大，EMI大，开关损耗大，只能提高谐波频率，不能消除谐波。该方法的优点是可以调压；另一个是对多电平逆变器的研究，用增加电平数和逆变器的级联法来减小谐波，即用N个逆变器的级联叠加法，利用波形之间的相位差来消除某些低次谐波。该方法的特点是逆变器工作在基频，开关频率低，可以采用中、低速开关器件，du/dt小，EMI小，开关损耗小，不用软开关，电路简单，成本低廉，但不能调压。该方法的优点是可以消除某些低次谐波。如果把这两个研究结果相结合，集两者的优点，弃其缺点，

4、就可以得到一种新型的环保节能逆变方式，即将N个SPWM逆变器，按照多电平逆变器的级联叠加法进行叠加，由此就可以得到一种新的具有较强消谐波能力的环保节能式SPWM多电平逆变器，这种逆变器既可以在不增加开关损耗的条件下把消谐波的能力提高N倍，又可以进行输出电压的调节。这种优良的逆变器，就是以级联叠加法为手段的H桥级联式多电平逆变器。其特点是使用的元器件数目少、不存在电容上电压的平衡问题；流过各个开关管的电流相同，便于模块化、控制简单、扩容方便，一般不用软开关。2、设计依据近年来出现了几十兆、甚至更大容量的设备。在现有的技术条件下，为使传统的的两电平逆变器输出容量更大，只能靠器件的串并联来

5、实现。级联型逆变器作为多电平逆变器是出现的最早的一种，是1975年P.Hammond提出的，级联多电平逆变器中每一个逆变单元可以输出方波或阶梯波，通过输出波形的叠加合成，形成更多电平台阶的阶梯波，以逼近逆变器的正弦输出电压，有利于减小电磁干扰（EMI），系统无环流，谐波含量少，对发电单元电压等级要求低。在中高压调速领域、新能源发电、交流柔性输电系统等应用中引起了电力电子行业的极大关注，成为中高压能量变换的首选方案。本设计主要的技术指标为：额定功率1KW；额定输出电压220VAC；频率50HZ；输出电压波动不超过2％。3.选题目的和意义本次毕业设计是依据指导老师提供的设计要求和参数标准

6、进行的一次综合训练。该题目是关于电力电子方向的课题，主要是有关逆变器方面的，涉及到我们学过的逆变器和SPWM控制技术，有利于我对该课程以及相关知识的进一步学习和综合应用，拓宽自己的知识面，提高自身的综合设计能力。毕业设计在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究的基本训练、提高综合实践能力与综合素质方面，具有不可替代的作用，是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现，是培养大学生的创新能力，实践能力和创业精神的重要实践环节，在做毕业设计（论文）的过程中，学习的理论知识得到梳理和运用，它既是一次检阅，也是一次锻炼，还是一次真正的工程设计实战。8二、主要设计内容、设计思想、解决的关

7、键问题、拟采用的技术方案及工作流程1、设计方案本设计有两种方案可供选择，一种是二极管钳位式，另外一种是H桥级联式。下面详细介绍这两种方案：方案一：二极管钳位式为了利用低耐压开关器件，获得多电平高压输出，钳位式多电平逆变器（包括二极管钳位式、电容钳位和混合钳位等）所采用的办法是将电力电子开关器件串联起来组成半桥式电路结构，用一个高压直流电源供电，并用几个直流电容串联分压，再用钳位二极管或钳位电容将主开关管上的电压钳位在一个直流分压电容电压上，从而达到用低压开