多电平逆变器的分析及其应用论文

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1、ANALYSESANDAPPLICATIONINTHEMuLTI·LEVELINVERTER—III丫I／IIIzIIIIHl4HIIIi3I嘞4IIII。IIIIl3／HIIl2II／IIIADissertationsubmittedinfuWdlmentoftherequirementsofthedegreeof№～STEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologyLiuJianpingSupervisor：ProfessorGongMaofaCollegeofNatural

2、ResourcesandEnvironmentalEngineeringMay2013明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日AFFIRMATION如7避孕期：矽l；．／．，名Ideclarethatthisdisserftation,submittedinfulfillmentofthe—re—qu．irementstfortheawardofMasterofPhilosop—hyin．Shand．ongUedni

3、v。efrsaitcyl【no。fwSIecidengcee．ThanaeTechnology,iswhollymyownworkunlessrelerenc哪小矾“⋯⋯u5。=_1l：。documenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracad哪!cSignature：Li洳3沁Date：矿，；．，．够士尸山东科技大学硕士学位论文摘要随着电力电子器件的耐压能力的提高，以及节能和环保意识在电能输配电领域中的加强，将电力电子技术应用于高压直流输电和变频的场合受到热捧。本文针对多电平逆变器的拓扑结

4、构和控制策略进行分析和研究，并将其应用于高压直流输电和变频领域。通过PSCAD和PSIM对两种系统模型进行仿真，根据系统仿真波形验证论文所选择的拓扑结构和控制策略应用于两种场合的可行性。论文主要分三个部分：1．介绍了模块化九电平逆变器的拓扑结构及其子模块的工作原理。给出了高压直流输电系统的数学模型，方便对系统各参量的分析和控制，对系统的动态数学模型进行坐标变换。对高压直流输电系统的各种控制策略进行总结概括，并对系统的电压外环和电流内环的控制进行设计，解决了直流输电数学模型中dq轴电流耦合的问题。通过PSCAD对模块化九电平逆变器应用高压直流输电系统

5、进行仿真，择用子模块独立的载波信号和正弦波信号进行比较的控制策略，将系统负荷设置成有功阶跃、无功阶跃、无功翻转三种状态，验证模块化九电平逆变器应用于直流输电向无源负荷供电的可行性。2．对自钳位二极管五电平逆变器应用于异步电机控制系统进行分析和应用。本部分首先对传统钳位二极管五电平拓扑进行分析，发现电路状态的变化会对钳位二极管产生潜在的危害，故将电路改善成自钳位二极管五电平逆变器，并详细分析开关状态；通过各种开关状态引入开关函数，用开关函数对五电平逆变器输出的瞬时电压进行表示。其次对空间矢量PWM和载波PWM应用于五电平逆变器进行介绍，针对五电平空间

6、矢量PWM控制，将输出的电压矢量假定在第一扇区作为典型分析，对其分解后，给出选择重叠位置的有效电压矢量的原则和计算各电压矢量作用时间的过程。通过PSIM仿真，总结五种载波PWM控制方案的优劣。本部分还对异步电机、异步电机的控制及其运行状况进行总结。最后在PSIM环境中搭建自钳位二极管五电平逆变器应用于异步电机控制的模型，择用优化的同相层叠载波控制策略，对系统仿真，通过仿真结果，验证了所选的拓扑电路和控制策略在异步电机控制中的可行性。3．对系统中的DsP+FPGA+PLc的控制架构进行设计，并对各自的控制功能分配进行说明，对系统中部分硬件电路进行设计

7、，对两种系统的保护进行概括总结。最后对论文的总体进行概括并对其不足进行说明，对下一步的工作进行了展望。关键词：多电平逆变器；模块化九电平；自钳位二极管五电平；直流输电；异步电机控制；PSCAD；PSIM；系统故障与保护山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTWiththehighvoltageandlargepowerelectronicdevicedevelopment，andtheenergysavingandenvironmentprotectionbecomingthemainawarenessoftechnologyadvanceme

8、nt，applyingthepowerelectronictechnologyintoHVDCandfrequencyco