新型非pwm功率单元高压变频器的开发研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要随着变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术得到了广泛应用。中高压电动机利用高压变频器可以实现无级调速，既可满足生产工艺过程对电动机调速控制的要求，又可节约能源，降低生产成本。自1994年美国罗宾康公司推出第一代完美无谐波高压变频器以来，由于其性能好、可靠性高、维修简单等优点，在欧美、日本、中国等市场一直处于领先地位【11。完美无谐波高压变频器较之普通高压变频器，无论从变频器控制性能、可靠性保证、制造工艺等方面都提高了很大的一个档次。但是，到目前为止，这种完美高压变频器的功率单元的整流部分采用单向二极管串联，逆变器电压输出还是采用传

2、统的脉宽调制(PWM)的控制策略，具有开关管开关频率高，开关功率损耗大，系统能量不可逆等缺陷。为了降低系统能量损耗，减少电网污染及防止电磁干扰等现象，本文论述一种新型功率单元高压变频器，即非PWM功率单元高压变频器。非PWM功率单元的整流部分由晶闸管三相可控整流桥所组成，逆变部分由IGBT构成的逆变桥所组成。脉冲控制策略以期望的电压输出频率控制脉冲频率，实现系统无高频，避免了脉宽调制。可以达到降低成本，减小电网污染和电磁干扰的目的。高压变频器的开发是一项高投入，高风险的工程，其主要内容包括变频器的控制系统和变频器主电路的设计两大部分，是多学科、高技术的综合。作者只是在

3、整个高压变频器研发期间对新型t}PWM功率单元进行了深入的研究；对IGBT驱动电路进行选型与设计；设计了变频器控制系统；并对整个高压变频器进行了仿真。本文具体内容如下：1．简述了高压变频器的发展概况及应用，指出目前存在的问题及研究课题的意义；2．简要阐述了传统多电平高压变频器的工作原理，传统PWM功率单元的工作原理，再此基础上提出了新型t}PWM功率单元，并对其电路结构、工作原理及特点优势进行了分析：3．论述了新型非PwM功率单元高压变频器总体方案设计，包括IGBT驱动选型与设计；输入部分，功率变换部分，检测与保护部分，控制部分以及接口设计；3山东大学硕士学位论文4．

4、控制系统的方案设计；5．对整个高压变频器进行仿真研究：变频器模型的建立，包括控制脉冲模型、三相电源模型、功率单元模型、一相模型以及变频器的模型；对各个模型进行仿真和试验数据分析。关键词：传统多电平高压变频器；非PWM功率单元；新型jbPWM功率单元高压变频器4山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentoftheVVVFtechnology,thehigh—voltagefrequencyconverterusedforlarge-capacitytransmissionhasbeenwidelyapplied．High-voltagemo

5、torscanbeachievedsteplessspe烈!regulationunderthehelpofhigh-voltageconverter,嬲aresult,themotorspeedcontrolnotonlymeettheneedsofproductionprocess，butalsocallsaveenergyandreduceproductioncosts．SincetheRobiconcompanyoftheUnitedStatesreleasedthefirstgenerationofperfectharmonyhighvoltageconve

6、rterin1994，thiskindofconverterhasbeenaleaderonthemarketsofEurope，theUnitedStates，Japan,Chinaandothercountriesbecauseofits900dperformance，highreliabilityandsimplemaintenanceI¨．Comparedtothetraditional11ighvoltagefrequencyconverter,theperfectharmonyhighvoltageconverterissuperiorinperforma

7、nce，reliability昏mrantees，aswell笛manufacturingprocesses．However,SOfartherectifierofthepowerunitinthisperfectharmonyhighvoltageconverterismadeofone-waydiodesandthecontrolstrategyoftheinverteristhetraditionalPWMstrategy,whichleadtohi．ghswichingfrequency,largeswichingpowerlossandsy