基于混合开关器件的电流型多电平PWM整流器研究

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1、硕士学位论文基于混合开关器件的电流型多电平PWM整流器研究ResearchonMulti-levelCurrentSourcePWMRectifierBasedonHybridSwitchingDevices黄潇潇2014年3月 国内图书分类号：TM461国际图书分类号：621.1学校代码：10079密级：公开工学硕士学位论文基于混合开关器件的电流型多电平PWM整流器研究硕士研究生：黄潇潇导师：彭咏龙副教授申请学位：工学硕士学专科：电气工程业：农业电气化与自动化所在学院：电气与电子工程学院答辩日期：2014年3月授予学位单位：华北电力大学 ClassifiedIndex:T

2、M461U.D.C:621.1ThesisfortheMasterDegreeResearchonMulti-levelCurrentSourcePWMRectifierBasedonHybridSwitchingDevicesCandidate：Supervisor：School：HuangXiaoxiaoA.Prof.PengYonglongSchoolofElectricalandElectironicEngineeringDateofDefence：March,2014Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricP

3、owerUniversity 华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于混合开关器件的电流型多电平PWM整流器研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《基于混合开关器件的电流型多电平PWM整流器研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本

4、论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以上相应方框内打―√‖）：保密□，在不保密□年解密后适用本授权书作者签名：导师签名：日期：年年月月日日日期： 华北电力大学硕士学位论文摘要整流器是电力电子装置与市电网相连接的重要环节，电流型多电平PWM整流器具有电流控制灵活、输出容量大、直流电压值低于交流侧电压

5、峰值而无需增加降压环节、输入电流谐波畸变率低以及暂态响应快等优点，在电动汽车充电机、风电场换流站和金属热处理等大功率场合具有明显优势。结合上述特点，对一种采用混合开关器件的电流型多电平PWM整流器进行了深入的研究和分析。1.分析电流型3电平PWM整流器的主电路拓扑和数学模型，提出一种采用混合开关器件的整流器平均动态模型。整流器开关器件的动态模型通常是时变的，传统方法通过经典控制理论把整流器转化成时不变模型进行系统分析和设计。本文借助于dq变换理论和广义状态空间平均方法，描述了由三相可控硅整流器和IGBT控制斩波环节构成的新型整流器动态模型，该模型在瞬时响应和稳态过程方面性能

6、良好。同时研究了基于混合开关的PWM整流器的工作原理，详细描述了整流器的换流过程。2.研究基于混合开关器件整流器的空间矢量脉宽调制方法（SVPWM），提出一种改进的SVPWM控制策略。针对电网侧加入LC滤波环节而造成的网侧电压和电流相位不同步，利用q轴电流给定不为零的方法来校正整流器的功率因数。仿真和实验表明该整流器能够有效提高输入功率因数，实现网侧电流正弦化。3.通过模块直接交错并联实现多电平来获得大电流和高功率。本文对由多个三相基于混合开关器件的整流器组成的交错并联多电平系统进行研究，借助于错时采样SVPWM控制，减少低开关频率时交流侧的谐波含量，同时为解决并联系统内部

7、环流产生较大功率损耗问题，提出基于扇区信号判断的均流控制策略。4.为了抑制由于输入侧LC滤波器谐振引起的网侧电流畸变和系统振荡，提出了有源阻尼控制与改进SVPWM技术结合的控制策略。采用增加虚拟等效阻尼电阻的方法，在不改变基波功率流动的前提下抑制LC谐振引起的畸变和振荡。该方法能够有效降低线电流畸变，改善系统稳定性。5.设计了一个基于FPGA数字化控制的多电平整流器系统。SVPWM控制脉冲的产生、基于扇区信号判断的均流控制以及有源阻尼控制程序均由EP2C5Q208C8完成。实验验证了基于混合开关器件的电流型多电平P