三电平逆变器在永磁同步电机驱动系统中的应用

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1、三电平逆变器在永磁同步电机驱动系统中的应用重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：杨恩清指导教师：陆帅教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年九月ApplicationofThree-LevelInverterinPermanentMagnetSynchronousMotorDriveSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByEnQingYangS

2、upervisedbyProf.ShuaiLuSpecialty:ElectricalEngineeringCollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaSeptember,2015中文摘要摘要三电平电机驱动系统相对于传统两电平系统具有较大优势，因此三电平逆变器在电机驱动系统中的应用越来越广泛。三电平逆变器由于其本身拓扑结构的复杂性，控制策略也会相对变得复杂，同时还存在固有的中性点电位不平衡问题等。本文主要针对二极管中点钳位型三电平逆变器在永磁同步电机应用中的关键问题

3、进行了以下的研究。首先，研究了二极管中点钳位型三电平逆变器的工作原理和控制策略，详细推导了二极管中点钳位型三电平逆变器在SVPWM调制下零序电压的数学模型，分析了SVPWM调制与基于载波的SPWM调制之间的本质联系，并使用MATLAB/SIMULINK软件进行了建模仿真和分析。其次，分析了三电平逆变器中性点不平衡问题产生的原因和危害，在传统SVPWM调制方法的基础上，采用了三种不同的平衡控制方法来解决了中性点不平衡问题。提出了一种新型的基于平行四边形矢量合成的调制方法，弥补了在传统SVPWM调制下主动控制方法的不足，并使用MATLAB/SIMULINK软

4、件进行了仿真分析与验证。然后，分析比较了两电平与三电平逆变器在永磁同步电机应用中的驱动性能，研究了三电平逆变器在永磁同步电机驱动应用中的中点平衡问题及其系统设计方法。通过仿真，分析和比较了两电平与三电平逆变器分别驱动同一台实际参数的表贴式永磁同步电机时其输出电流谐波的情况，分析了在电机驱动的典型工作点上三电平逆变器的中性点不平衡问题，并采用本文提出的基于平行四边形矢量合成的中点平衡控制新方法消除了所有在电机工作点上三电平逆变器的中性点不平衡问题。最后，给出了三电平电机驱动系统的硬件设计方案，包括IGBT的门极驱动电路方案和三电平电机驱动系统的封装方案。关

5、键词：三电平逆变器，中点平衡问题，永磁同步电机，电机驱动，IGBT驱动I英文摘要ABSTRACTThree-levelmotordrivesystemprovidesignificantadvantagesoverconventionaltwo-levelmotordrivesystem,sothree-levelinverterismoreandmorewidelyusedinmotordrivesystem.Ontheotherhand,themodulationmethodofthree-levelinverteriscomplicatedduet

6、oitsowncomplicatedtopology.Atthesametime,neutral-pointbalanceproblemisakeyprobleminthree-levelneutral-point-clampedvoltagesourceinverter.Thisthesisstudiesonsomekeyproblemsoftheapplicationofthree-levelneutral-point-clampedinverterinPMSMandmainlyconcentratesontheseaspects:Firstly,t

7、hebasicoperationprinciplesandcontrolstrategyofthree-levelneutral-point-clampedinverterisstudiedinthethesis.Themathematicalmodelofzero-sequencevoltageisindetailderivedbasedonSVPWMmodulation.Theessentialrelationshipbetweencarrier-basedSPWMandSVPWMisbrieflyanalyzed.Themathematicalmo

8、delofzero-sequencevoltageisanalyzedinthe