三相T型三电平光伏逆变器技术研究

【摘要】：在快速增长的光伏应用市场中,DC/AC逆变器作为光伏并网系统的重要组成部分,其开发与研究备受世界各国学者的关注。三电平逆变器因其输出电能质量高、输出容量大等优点,广泛应用于新能源发电领域。在众多三电平拓扑电路中,T型三电平拓扑在近几年得到了快速发展,该拓扑是一种改进的中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)型三电平拓扑,解决了传统二极管中点钳位型拓扑存在的器件过多、损耗分布不均等问题。因此,本文以三相T型三电平逆变器为基础展开研究。首先,本文详细分析了三相T型三电平逆变器的工作原理和换流过程,在此基础上,利用器件的损耗特征参数对逆变器的开关损耗和通态损耗进行了计算,并介绍了三电平逆变器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)方法的基本原理和实现方法。其次,针对非隔离型三相T型三电平逆变器中存在共模电流的问题,建立了系统共模等效模型,对影响共模电流的因素进行了分析。本文采用了两种基于传统三电平SVPWM调制方式的改进方法,通过对开关序列和基本矢量的合理选取及排序,使系统共模电压减小,从而实现共模电流的抑制,并通过仿真验证了其有效性。再次,针对三相T型三电平逆变器中点电位不平衡的问题,分析了基本矢量对中点电位产生的影响,总结出造成中点电位不平衡的主要原因。在共模电流抑制方法的基础上,根据正负小矢量对中点电位的不同影响,得到了一种基于SVPWM的中点电位平衡控制方法,并给出了其详细的实现步骤和仿真结果。最后,搭建了以TMS320F28335 DSP为控制核心的三相T型三电平并网逆变器系统平台,并对系统的软硬件设计作了介绍。在该平台上对改进型调制策略进行了实验研究,实验结果验证了理论分析的正确性和可行性。 【关键词】：T型三电平 非隔离 空间矢量脉宽调制 共模电流 中点电位平衡
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 光伏并网逆变器的结构11-13
• 1.3 三相三电平逆变器的研究现状13-18
• 1.3.1 拓扑结构13-15
• 1.3.2 调制方法15-16
• 1.3.3 共模电流抑制16-18
• 1.3.4 中点电位平衡控制18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 三相T型三电平逆变器的基本原理20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 工作原理20-22
• 2.3 损耗分析22-26
• 2.3.1 换流过程22-23
• 2.3.2 损耗计算23-26
• 2.4 三电平SVPWM原理26-29
• 2.4.1 三电平基本电压矢量26-28
• 2.4.2 参考电压矢量合成方法28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 共模电流抑制技术30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 共模电压与共模电流分析30-33
• 3.3 传统三电平SVPWM方法33-35
• 3.4 抑制共模电流的SVPWM方法35-39
• 3.4.1 19矢量SVPWM方法36-37
• 3.4.2 13矢量SVPWM方法37-39
• 3.5 仿真验证39-42
• 3.5.1 传统三电平SVPWM方法仿真39-40
• 3.5.2 抑制共模电流的SVPWM方法仿真40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 中点电位平衡控制技术43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 中点电位平衡问题分析43-45
• 4.2.1 基本电压矢量对中点电位的影响43-45
• 4.2.2 影响中点电位的其他因素45
• 4.3 中点电位平衡控制方法45-50
• 4.3.1 基于SVPWM的中点电位平衡控制45-46
• 4.3.2 中点电位平衡控制方法的实现46-50
• 4.4 仿真验证50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 系统设计与实验52-67
• 5.1 引言52
• 5.2 系统硬件设计52-57
• 5.2.1 主功率管的选取52-53
• 5.2.2 直流侧电容选取53
• 5.2.3 输出滤波器的设计53-55
• 5.2.4 驱动电路设计55-56
• 5.2.5 采样电路设计56-57
• 5.3 系统软件设计57-60
• 5.4 实验结果与分析60-66
• 5.4.1 传统三电平SVPWM方法实验结果61-62
• 5.4.2 共模电流抑制方法实验结果62-64
• 5.4.3 中点电位平衡控制方法实验结果64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

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