电压型三电平变换器设计毕业设计.doc

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1、西南交通大学本科毕业设计(论文)第V页电压型三电平变换器设计毕业设计目录第1章绪论11．1课题的研究背景11．1．1太阳能电池11．1．2国内高速铁路的快速发展11．1．3通讯电源11．2三电平变换器的发展现状21．3三电平变换器的发展意义31．4本文所做工作4第2章三电平直流变换器的推导和简化62.1TL变换器的推导62.2TL变换器的改进和简化92.3复合式全桥TL变换器132.4三电平波形存在的可能性172.5本章小结17第3章三电平变换器的建模183.1脉冲波形积分法统一建模原理183.2统

2、一建模原理183.3稳态分析223.4小信号动态分析233.5采样函数的拉氏变换243.6本章小结27第4章PWM控制技术294.1电流控制技术294.2PWM调制技术304.2.1三电平SPWM控制304.2.2SVPWM原理介绍31西南交通大学本科毕业设计(论文)第V页4.3中点电位不平衡处理方法334.4本章小结35第5章三电平变换器的仿真分析375.1MATLAB仿真软件介绍375.2二极管箝位型TL逆变器的仿真375.3本章小结43结论44参考文献45致谢48西南交通大学本科毕业设计(论文

3、)第48页第1章绪论1．1课题的研究背景1．1．1太阳能电池太阳电池与建筑结合的并网光伏发电技术是近十多年发展起来的在城市中推广应用太阳能发电的一个重要方向。建筑物能为光伏系统提供足够的面积,不需另占土地光伏阵列可代替常规建筑材料,能省去光伏系统的支撑结构,节省材料费用安装与建筑施工结合,节省安装成本分散发电,就地使用,避免了输电和配电损失,降低了输电和配电投资和维修成本。并网型光伏发电系统与电网互为补充为本地负载提供电能,使供电可靠性大为提高太阳电池与建筑结合的集成设计使建筑更加洁净、完美,更易被

4、专业建筑师、用户和公众接受,应用前景光明[1]。1．1．2国内高速铁路的快速发展随着我国经济的不断发展，铁路交通运输水平已经成为滞后经济发展的一个重要因素。在此背景下，铁道部提出按照“全面引进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的原则，引进国外先进、成熟、经济、适用、可靠的时速200公里动车组的设计和制造技术，满足我国铁路客运专线和既有线提速旅客运输的要求，实现我国铁路动车组制造业的现代化。铁道部组织有关铁路局通过招标采购，先后与长春轨道客车股份有限公司、四方·庞巴迪·鲍尔铁路运输设备有限公司(BSP

5、)和南车四方机车车辆股份有限公司签订了60列、20列和60列，共计140列时速200公里动车组的采购合同[2]。时速250公里以及300公里的高速动车组也成为我国引进的对象。因此，消化吸收动车组电气传动系统的关键技术对于加速高速动车组国产化进程十分重要。2006年8月，根据铁道部的总体部署，我国动车组技术引进消化吸收再创新重点项目正式启动。西南交通大学本科毕业设计(论文)第48页1．1．3通讯电源最近十年来，随着通讯技术的迅猛发展，通讯网络日益复杂、先进，各种业务层出不穷，通讯服务的要求越来越高[3

6、-4]，因此对通讯系统的动力组成部分，即通讯系统的动力之源——通讯电源系统的体积、重量、效率以及动态性能等提出了越来越高的要求。这些要求推动着通讯电源继续朝高频化、高效化、高功率密度化以及低成本方向发展[5-9]。通讯电源需要在全球范围内使用，因此其输入电压的范围很宽，为90-265VAC。同时为了满足电网谐波要求标准IEC61000-3-2，通常需要采用功率因数校正(PowerFactorCorrection，PFC)技术。因此通讯电源一般采用两级结构：即PFC级加DC/DC级。其中PFC级将交流

7、输入电压变换为400V左右的稳定直流电压，同时使输入功率因数接近于1；DC/DC级将400V的直流电压变换为所需的直流电压(如48V或12V)。PFC级一般采用Boost变换器，因为其结构简单，输入电流脉动小。当输入电压较低时，Boost变换器的开关管占空比较大，导通损耗较大，导致整机效率较低。为了提高低输入电压时的效率，可使PFC级的输出电压跟随输入电压的变化而变化。即当输入电压是90VAC时，输出电压被控制在200V，随着输入电压的增加，输出电压也线性增加，当输入电压达到最大值265VAC时，输

8、出电压控制在400V。由于在输入电压较低时，输出电压也降低，开关管的占空比减小，从而降低导通损耗，提高变换效率[10]。但是宽输出电压范围又加重了后级DC-DC变换器的设计压力。1．2三电平变换器的发展现状三电平逆变器具有开关管电压应力低、输出谐波小等优点，自1980年由A.Nabae等人提出后，吸引了众多学者的研究兴趣，先后提出了二极管箝位型、飞跨电容型和级联型三电平逆变器和多电平逆变器，并广泛应用于交–直流能量转换、高压大容量交流电机变频调速、电能质量控制等领域。