基于三電平逆變器的有源電力濾波器研究.pdf

1、電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,使得由電力電子裝置構(gòu)成的非線性負(fù)荷運(yùn)用越來(lái)越多，造成電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重，電能質(zhì)量下降。在這種情況下，電網(wǎng)諧波補(bǔ)償成為了必要。隨著諧波污染加大，大容量的有源電力濾波器技術(shù)將成為了實(shí)際應(yīng)用的主流。因此，本文的研究對(duì)象為大容量的基于二極管中點(diǎn)鉗位型三電平有源電力濾波器。
　　首先從二極管中點(diǎn)鉗位型三電平有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了其工作原理，并推導(dǎo)了該結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。分析基于瞬時(shí)無(wú)功理論的諧波檢測(cè)方法及諧波

2、補(bǔ)償方法。通過(guò)理論推導(dǎo)和公式推導(dǎo)闡明了三電平SVPWM調(diào)制原理。
　　然后討論了二極管中點(diǎn)鉗位型三電平逆變器的兩個(gè)主要缺點(diǎn)，直流側(cè)中性點(diǎn)電位漂移和個(gè)別開(kāi)關(guān)出現(xiàn)熱過(guò)載的情況。針對(duì)直流側(cè)中性點(diǎn)電位漂移采用的方法是通過(guò)優(yōu)化算法來(lái)控制中點(diǎn)電位。而對(duì)于內(nèi)外管損耗分配不均的問(wèn)題本文提出的方法是采用的策略是利用冗余小矢量對(duì)逆變器過(guò)熱開(kāi)關(guān)重新分配負(fù)載，使得過(guò)載開(kāi)關(guān)上的負(fù)載減少，熱量從受影響的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)移到其它開(kāi)關(guān)，而不需要增加額外的硬件。
　　

3、接著設(shè)計(jì)了一種二極管中點(diǎn)鉗位型三電平有源電力濾波器的輔助電源。該電源在啟動(dòng)時(shí)采用電網(wǎng)供電，在逆變器直流側(cè)電壓達(dá)到額定值時(shí)，從逆變器直流側(cè)儲(chǔ)能電容的下電容取電。開(kāi)關(guān)電源的最大輸入電壓僅為三電平逆變器直流側(cè)額定電壓的1/2，并且在逆變器主系統(tǒng)突然掉電后，開(kāi)關(guān)電源仍能工作一段時(shí)間，保證了掉電后保護(hù)動(dòng)作依然能可靠執(zhí)行，提高了逆變器主系統(tǒng)的安全性。設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能電容放電回路，使得系統(tǒng)正常工作時(shí)，放電回路無(wú)損耗，當(dāng)逆變器直流側(cè)掉電后，給儲(chǔ)能電容提供放電

4、回路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該輔助電源的可行性。
　　接著對(duì)二極管中點(diǎn)鉗位型三電平有源電力濾波器的理論部分進(jìn)行了仿真分析，包括諧波檢測(cè)，諧波補(bǔ)償及SVPWM算法的仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　最后設(shè)計(jì)了二極管中點(diǎn)鉗位型三電平有源電力濾波器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。先對(duì)系統(tǒng)主電路各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，介紹了逆變器的設(shè)計(jì)過(guò)程以及LCL濾波器的參數(shù)選擇，對(duì)控制板采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后給出了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)的軟件主程序、直流側(cè)電壓控制程序、