级联型高压变频器载波移相技术的仿真与实现

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1、■学校代号：学号：密级：10532S07092026湖南大学硕士学位论文．I73968级联型高压变频器载波移相技术的仿真与实现■ASimulationandRealizationonCascadedMulti-levelHighVoltageConverterCarrierPhaseShiftTechnologyQINZhuoxinB．E．(HunanUniversity)2007thesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineedngElectricalEngi

2、neeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLUODerongApril，2010t。㈣5Ⅲ9肼5Ⅲ3㈣2肌7，iii●I脚Y^●，湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：毒舅斤久日期：如勿年，月／凋学位论文版权使用授权书本学位论文作

3、者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4")作者签名：零孝矽＼刷币签轹歹呛不日凝：如j了年rR

4、留B日期：山(·年厂月／PH级联型高压变频器载波移相技术的仿真‘j实现摘要变频器有理想的调速性能和明显的节能作用，其中级联型高压变频器凭借优良的技术和高可靠性，得到了广泛的应用，并朝

5、着大容量、高性能、冗余设计、可靠性等方面快速发展。本文首先阐述了高压变频器的多种拓扑结构和对异步电动机的调速方式，重点分析了级联型高压变频器的电路拓扑结构、功率单元拓扑结构及其工作原理。介绍了高压变频器的多种控制策略，比较分析了多电平逆变器中基于载波的移幅调制和移相调制，研究了载波移相脉宽调匍J(SPWM)技术的基本原理。以6级功率单元级联为例，在MATLAB中建立级联型高压变频器的仿真模型，以载波移相SPWM技术作为控制方法进行了仿真分析。仿真结果验证了级联型高压变频器输出电压的阶梯数目远多于传统的两电平和三电平变频器，相电压达到13个电压等级，线电压达到25个电压等级，与

6、理论分析一致，且其具有非常完美的输出电压和电流波形，谐波含量和总谐波失真率很小。6级功率单元级联时，高压变频器共有18个功率单元，需要36路脉冲，针对目前电机控制用数字信号处理器(DSP)最多只能提供16路脉冲的问题，提出了一种DSP和逻辑可编程门阵列(FPGA)相结合实现载波移相SPWM技术的方法，DSP进行SPWM脉冲的规则采样法计算，FPGA配合构造6级功率单元级联时需要的36路脉冲SPWM控制信号。基于6kV．900kW级联型高压变频器的研制项目进行实验。实验结果表明了该方法的可行性，且变频器输入谐波小、功率因数高、输出电压波形接近正弦波、变化率低、电平数符合式M=2

7、N+1，同时，系统抗干扰能力强、可靠性高、故障时可持续降额运行，减少停机损失。为相关内容的进一步研究奠定基础。关键词：高压变频器；级联；拓扑结构；载波移相；FPGA■硕一l：学位论文AbstractConverterhasidealspeedperformanceandsignificantenergy-savingeffect，inwhichcascadedmulti—levelhighvoltageconverterwithadvancedtechnologyandexcellentreliability，hasbeenwidelyusedanddevelopedtowa

8、rdshigh—capacity，highperformance，redundantdesignandexcellentreliabilityrapidly．Thispaperdescribedavarietyofhigh-voltageinvertertopologiesandmethodsofinductionmotorspeedcontrol，focusingonanalysisofcascadedmulti—levelhighvoltageconvertercircuittopology，pow