多電平逆變器的拓?fù)鋬?yōu)化及仿真研究

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的飛速發(fā)展，多電平逆變器已引起電力電子行業(yè)及中大功率交流電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域的極大關(guān)注，在低壓小功率的用電領(lǐng)域，電力電子技術(shù)的各個(gè)方面已經(jīng)趨于成熟，將來(lái)的研究目標(biāo)是高功率密度、高效率、高性能，而在高壓大功率的輸配電領(lǐng)域，各個(gè)方面的技術(shù)正成為當(dāng)今電力電子技術(shù)的研究重點(diǎn)。近年來(lái)，新型多電平功率逆變器由于輸出容量大和輸出電壓電流諧波含量小的優(yōu)點(diǎn)，在中壓(1kV—lOkV)、大功率(200kW一20MW)、高壓調(diào)速領(lǐng)域、交流柔性供電系統(tǒng)(FACTS)的無(wú)功補(bǔ)償中得到了廣泛的應(yīng)

2、用。為了獲得較好的輸出頻譜特性，利用較少的器件來(lái)產(chǎn)生較高質(zhì)量的波形已成為多電平逆變器一個(gè)新的發(fā)展方向。因多電平逆變器具有小的輸出波THD值、低的器件電壓應(yīng)力和低的系統(tǒng)EMI等優(yōu)點(diǎn)而成為高壓大功率研究應(yīng)用的熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的多電平逆變器拓?fù)涠即嬖谝欢ǖ娜秉c(diǎn)，使它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。并且，隨著電平數(shù)的增多，電路拓?fù)浜涂刂频膹?fù)雜性增加，使逆變器系統(tǒng)的可靠性降低。為了減少飛跨電容及箝位二極管的數(shù)量，提出了一種新型的無(wú)箝位二極管和飛跨電容的多電平逆變器拓?fù)洹Ｔ谶@種拓?fù)渲?，每一相只有兩個(gè)功率器件承受兩倍的電壓，其它的只是承受直流側(cè)電容電

3、壓。并借助PSpice8．0仿真驗(yàn)證了結(jié)果的正確性。本文是在介紹多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，比較現(xiàn)有三類基本多電平逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)?；诙嗄繕?biāo)優(yōu)化理論、遺傳算法的最優(yōu)設(shè)計(jì)等，試圖探討一種系統(tǒng)的、理論性的優(yōu)化多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法。關(guān)鍵詞：多電平逆變器，無(wú)飛跨電容式，級(jí)聯(lián)型拓?fù)?，?yōu)化，仿真山東大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTWiththefastdevelopmentofPowerElectronics，MicroElectronicTechnique，ComputerTechnologyandModernControlT

4、heory，TheMultilevelInvertershavegotlargeattentioninPowerelectronicalindustryandtheapplicationsofthehighpoweredA．Cmotors’motioncontr01．Intheregionoflowvoltageandpower，alltheaspectsofPowerElectronicshavedrivedtomaturitystage，theobjectivesinthefuturewillbehighpowerdensity，h

5、ighefficiencyandhighperformance，andintheapplicationsofhighpowerelectricitytransmissionanddistribution，thetechnologyofallaspectshavebeenthepriorityresearchspots．Withtheadvantagesoflargeoutputcapacity，beingsuitableforhighvoltageapplicationsandlowvoltage／currentharmonic，nov

6、elMultilevelInvertershavebeenwidelyusedinmiddlevoltage(1KV—IOKV)，highpower(200KW一20MW)appplications，highvoltagemotioncontrol，andthereactivepowercompensationofFACTS．Inordertogotbetterfrequencyspectrumcharacteristics，obtaininghigherqualitywaveswithlessdeviceshavebeenanewde

7、velopmentdirection．WiththeadvantagesoflowoutputTHD，lowdevicevoltagestressandlowEMI，MultilevelInvertershavebeenaresearchhotspotsofhighvoltageandlargepowerapplications．However，almostalltheexistingmultilevelinvertershavesomedisadvantageswhichlimitetheirapplications．Also，wit

8、htheincreasingnumberofoutputlevels，thecircuittopologyandcontrolmethodbecomemorecomplex，thenthesystem’Sr