博士学位论文-载波相移级联h桥型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用研究

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1、浙江大学博士学位论文载波相移级联H桥型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用研究姓名：李建林申请学位级别：博士专业：电力电子与电力传动指导教师：张仲超20050401浙江人学博士学位论文摘要载波相移级联H桥型多电平变流器及其在有源电力滤波器中的应用研究摘要随着大功率自关断器件和智能高速微摔制芯片的不断发展，大功率电力电子变流装置受到了越来越深入的研究，在大容量电机驱动、交直流电力传输等场合的应用范围也越来越广泛了。在大功率电力电子变流装置的实现上，‘个重要的问题就足大功率器件的工作频率较低，无法应用

2、PWM技术等优秀的调制技术。载波棚移『F弦波脉宽调制技术(Carrierphase—shiftedSPWM，以下简称CPS．SPWM)是为了解决该问题而提出的新技术。本文对CPS，SPWM技术在级联H桥型多电平变流器上的实现方法，以及该技术在有源电力滤波器的应用做r一些研究工作。CPS．SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机结合。该技术能够在较低的器件丌天频率下实现较高等效丌关频率的效果，通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而1i是简单地将谐波向高次推移，冈而具有良好的谐波特性。只有独立电源的

3、级联H桥多电平变流器具有每个H桥单元结构相同、所用元件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点，凶而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。本文提}H了基于CPS—SPWM技术的级联H桥型多电平变流器，它是CPS—SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合，l司时具备一：者的优点，在大功率变流器领域具有很好的应用前景。在并联有源电力滤波器系统中，由于直流侧不需要提供有功功率，级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥；而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。因此，

4、本文将二者结合起来，提出了基丁载波相移PWM技术的级联型多电平变流器并联APF系统的电路拓扑结构，并在谐波及无功榆测、交直流控制策略和系统参数设讣等方面进行了系统的分析，在此基础上进行了仿真研究。仿真表明此系统动态响应速度快、补偿性能良好，从而验证了理论分析的正确性和实验系统的可行性。本文提出了一种利用TMS320LF2407DSP来实现不对称规则采样法的方法，与常舰的平均对称规则采样法相比，数据量只增加了一倍，变流器输出波形的谐波含量却能大大减4、。并将不对称规则采样法和载波梢移技术有机得结合存起，

5、在e0_tH级联11桥五电平变流器上进行了实验验证。实验结果表明：所得到的实验波形与自然采样法所得仿真波形的谐波特性很年H近。多电平变流器的开关器件数开远大于常规的桥式PWM变流器，而常用的微控制芯片难以提供足够的PWM触发脉冲。适用于多电jf￡变流器晌多路PWM发渐礼：人学蹲}‘学位论文摘要生器可以通过FPGA实现。本文研制了基于DSP和现场可编程门阵列(FPGA)实现的24路PWM脉冲产’L择。该脉冲产，L器通过接L7单兀接收DSP写入的PWM脉冲宽度数据，然后自动安排脉冲宽度数据产生PWM波形，

6、不博需要占用DSP时问和资源。同tt,j介绍了脉冲产￡卜器的基本原理、硬件构成和实现方法。所研制的PWM产生器既简化了电路的设计，提高了系统的可靠性，又可保证整个系统功率元件驱动信号的旧步。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计并完成了基丁CPS．SPWM技术级联H桥型多电平变流器的并联型宵源电力滤波器SAPF系统样机，并进行了系统实验，给出了实验结果。实验结果表明基于CPS—SPWM技术级联H桥型多电平交流器的SAPF系统能够在较低的器件刀’关频率一卜实现较好补偿效果，具有良好的工业应用前景。义键浏

7、：多r11'tz；有源电力滤波器；载波卡H移SPWM；级联H桥变流器FPGA；最小差拍控制苎兰叁兰堕．!：兰竺堡兰垒竖!!竖垒竺!CascadeH—bridgeMultilevelConverterWitbCarrierPhase-shiftedSPWMTechniqueanditsApplicationtoActivePowerFilterABSTRACTTogetherwiththecontinualdevelopofhighpowerself-turn-o仟devicesandintellige

8、nthigh’speedmicrocontroiIer,highpowerelectronicequipmentisincreasinglydeeplystudiedandismoreandmorewidelyappliedinlargecapacitancemotordrive，powertransmissionandsoonOntherealizationofhighpowerelectronicequipment，animportantproble