车载电力电子变压器级联整流器均压策略研究

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1、国内图书分类号：TM461U266.2密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文车载电力电子变压器级联整流器均压策略研究年级2014级姓名彭旭申请学位级别工学博士专业电气工程指导老师高仕斌教授二零一八年五月十七日ClassifiedIndex:TM464U266.2U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationTHEDCVOLTAGEBALANCESTRATEGYOFTHECASCADEDRECTIFIERBASEDON

2、POWERELECTRONICSTRACTIONTRANSFORMERGrade:2014Candidate:PengXuAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofPhilosophySpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.GaoShibinthMay17,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人

3、授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明

4、。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新与贡献点如下：（1）深入研究了单相三电平二极管钳位级联整流器的拓扑结构，建立了单相三电平二极管钳位级联整流器拓扑结构开关数学模型，提出了一种应用于单相三电平二极管钳位级联整流器控制策略。本处创新点由本人发表论文[4]支撑。（第2章）（2）提出了一种带反向矢量载波移相空间矢量脉宽调制均压策略，提高了单相三电平二极管钳位级联整流器均压范围，并提高了单相三电平二极管钳位级联整流器动态响应能力；建立了带反向矢量载波移相空间矢量脉宽调制均压策略的均压能力计算模型。

5、本处创新点由本人发表论文[1]支撑。（第3章）（3）提出了一种平滑调制均压策略，解决了调制均压策略中电平跳跃问题，建立了该平滑调制均压策略的均压能力计算模型。本处创新点由本人发表论文[2]支撑。（第4章）（4）提出了一种基于单相H桥级联整流器的脉冲序列调制均压策略与基于单相三电平二极管钳位级联整流器的脉冲序列调制均压策略，建立了两种均压策略的均压能力计算模型。本处创新点由本人发表论文[3]支撑。（第5章）学位论文作者签名：日期：西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要传统车载牵引变压器的体积和重量是制约高铁动车组轻量

6、化的原因之一。相较于传统变压器，车载电力电子变压器具有体积重量小的优势，是目前研究的热点。由于现有工业级功率器件的电力电子变压器结构复杂，因此为其前端级联整流器的控制策略与调制策略带来了诸多挑战，例如级联整流器的控制问题、模块内部电容电压平衡问题、模块之间直流侧输入电压均衡问题等。本文以单相三电平二极管钳位级联整流器的拓扑结构为研究对象，通过理论推导、仿真与实验，重点研究单相三电平二极管钳位级联整流器的控制策略、模块内电容电压平衡策略和模块间调制均压策略。论文主要内容包括：在控制策略方面，针对车载电力电子变压器的功率

7、器件选型，分析了电力电子变压器采用单相三电平二极管钳位级联整流器（以下简称：级联整流器）的必要性；通过理论分析，建立了级联整流器的数学模型；通过对瞬态直接电流控制策略的研究，设计了级联整流器的控制策略；通过仿真和实验，验证了级联整流器设计及其控制策略的正确性。在电容电压平衡方面，设计了电容辅助电路均压、电感辅助电路均压和软件均压等三种均压方式，以解决级联整流器模块内电容电压不平衡问题；通过仿真和实验，验证了电容电压平衡策略的正确性。在级联整流器模块间调制均压方面，提出了带反向矢量载波移相空间矢量脉宽调制均压策略，并提

8、出了均压能力计算方法；通过仿真和实验，验证了带反向矢量载波移相空间矢量脉宽调制均压策略的正确性。为解决带反向矢量载波移相空间矢量脉宽调制均压策略电平“跳跃”问题，通过简化级联整流器的数学模型，提出了一种平滑调制均压策略；在设计通用调制均压策略均压能力基础上，设计了平滑调制均压策略均压能力计算方法；通过仿真和实验，验证了平滑调制均压策略的正确性。