三电平功率变换器中点电压平衡控制在并网整流器中的应用

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1、三电平功率变换器中点电压平衡控制在并网整流器中的应用重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：石兰兰指导教师：陆帅教授学位类别：工程硕士（电气工程领域）重庆大学电气工程学院二O一五年五月Applicationofneutralpointvoltagebalancecontrolofthree-levelpowerconverterinactiverectifierAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeBySh

2、iLanlanSupervisedbyProf.LuShuaiSpecialty：ME(ElectricalEngineeringField)SchoolofElectricalEngineeringChongqingUniversity,ChongqingChinaMay2015中文摘要摘要目前，在各个电压等级的应用领域中，由于三电平变换器具有输出容量大、谐波含量低等优点得到越来越广泛的研究与应用。本文围绕二极管中点箝位型三电平PWM并网整流器的关键技术展开了深入的研究。根据三电平PWM整流器的物理模型及基本工作原理，本文从扇区判断，矢量合成时间计算以及开关状

3、态分配三个方面详细分析了三电平变换器的SVPWM调制策略。同时建立了其在abc三相静止轴系下的数学模型。通过坐标变换，得到了dq轴两相同步旋转坐标系下三电平PWM整流器的数学模型，为其实现闭环控制提供了理论依据。中点电位保持平衡是三电平PWM整流器稳定运行的基础。针对三电平变换器固有的中点电位不平衡问题，本文主要从开关状态以及中点电流两个角度分析中点电位不平衡产生的原因，深入研究了调制系数对中点电流的影响。同时研究分析了基于小矢量控制的三电平中点电位平衡控制的三种策略。并通过MATLAB/SIMULINK仿真对其进行比较分析。根据三相PWM整流器并网时对电流谐波

4、的要求，建立了网侧LCL滤波器的模型，系统的分析了影响电网侧谐波电流含量的主要因素，从抑制谐波电流以及减小谐振影响等方面得到了滤波器设计时的约束条件。通过研究两电平及三电平变换器的纹波电流峰值，对比分析其对滤波电感值的要求，得出相同滤波效果下三电平变换器可以实现更高功率密度的结论。最后本文结合中点电位平衡控制策略，采用双闭环控制方案：电流环为内环，电压环为外环。并通过MATLAB/SIMULINK建立了三电平PWM并网整流器的全数字离散化的仿真模型，分析了其分别工作在逆变和整流模式下的中点电位不平衡问题，验证了三电平中点电位与调制系数及功率因数的关系，为三电平P

5、WM整流器最优工作点的设计提供了依据。关键词：三电平PWM整流器，中点电位平衡控制，滤波器，双环PI控制器，工作点I英文摘要ABSTRACTAtpresent,three-levelconverterhasbeenmoreandmorewidelystudiedandappliedinthefieldofapplicationofdifferentvoltagelevelsbecauseoflargeoutputcapacityandlowharmoniccontent.Thispaperfocusedonthekeytechnologiesofdiodeneu

6、tral-point-clampedthree-levelPWMrectifier.Accordingtothephysicalmodelofthree-levelPWMrectifieranditsbasicworkingprinciple,thispaperestablisheditsmathematicalmodelinthethree-phasestaticcoordinatesystem.Throughthecoordinatetransformationandthefeed-forwarddecoupling,themathematicalmodel

7、intwo-phasesynchronousrotatingcoordinatesystemwasobtained,providingthetheoreticalbasisforinstantaneouscontrolofconverter.Atthesametime,thespacevectorPWMmodulationalgorithmofthree-levelconverterwasanalyzed,andthesectorjudgment,thesynthesistimecalculationandswitchingstatedistributionwe

8、reintroduced