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)無功理論的諧波檢測方法及諧波

2、補(bǔ)償方法。通過理論推導(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)別開關(guān)出現(xiàn)熱過載的情況。針對(duì)直流側(cè)中性點(diǎn)電位漂移采用的方法是通過優(yōu)化算法來控制中點(diǎn)電位。而對(duì)于內(nèi)外管損耗分配不均的問題本文提出的方法是采用的策略是利用冗余小矢量對(duì)逆變器過熱開關(guān)重新分配負(fù)載，使得過載開關(guān)上的負(fù)載減少，熱量從受影響的開關(guān)轉(zhuǎn)移到其它開關(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，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、