基于空間矢量的pwm方法研究

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1、天津科技大學(xué)2011屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)1.緒論1.1課題意義與背景空間矢量脈寬調(diào)制(spacevectorpulsewidthmodulation)是已被應(yīng)用于變頻器、ups、無功補(bǔ)償器等領(lǐng)域的新技術(shù)。近年來隨著大型重工業(yè)行業(yè)的技術(shù)改造和更新工作的展開，對大功率、高質(zhì)量變頻器的需求與日俱增，這種情況在我國尤其突出。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，為變頻器技術(shù)日趨成熟準(zhǔn)備了條件，先進(jìn)的svpwm技術(shù)在此環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。變頻器的svpwm算法與其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，因此必須根據(jù)變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，選取相應(yīng)的控制算法。電力電子技

2、術(shù)是一門融合了電力技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)的交叉科學(xué)，自20世紀(jì)50年代末第一支管問世以來，電力電子技術(shù)就開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術(shù)舞臺，在隨后的40余年里，電力電子技術(shù)在電氣件、變流電路、控制技術(shù)等方面都發(fā)生了日新月異的變化，在國際上，電力電子是競爭最激烈的高新技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)無論是對改造傳統(tǒng)工業(yè)還是對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)都至關(guān)重要，他們已經(jīng)迅速的發(fā)展成為了一門與現(xiàn)代控制理論、電機(jī)控制、微電子等科目相互滲透的學(xué)科。電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，在風(fēng)能、太陽能等節(jié)能電源、交直流供電電源、電機(jī)節(jié)能應(yīng)用、電梯控制等領(lǐng)域

3、，乃至社會生活等諸多方面的應(yīng)用不斷延伸，是信息時(shí)代的重要關(guān)鍵技術(shù)之一。電力電子變換器的控制策略和方法與其使用的電力半導(dǎo)體器件和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，不同的開關(guān)器件和不同的拓?fù)溆胁煌膒wm方式，比如，基于半控開關(guān)和全控開關(guān)的變換器控制方式完全不一樣，基于不同類型的全控開關(guān)的變換器控制方式中關(guān)鍵參數(shù)也有很大差異。從變換器控制策略的角度講，可以將pwm技術(shù)分開兩個(gè)層面，一個(gè)是pwm實(shí)現(xiàn)方法，一個(gè)是pwm控制目標(biāo)的確定。PWM控制技術(shù)亦稱為斬波技術(shù)，與之相對應(yīng)的有一種脈幅調(diào)制控制技術(shù)，既在能量采樣時(shí),脈寬不變，脈幅不變，從而輸出不同的幅值的恒脈

4、寬脈沖序列。他們統(tǒng)稱為調(diào)制技術(shù)。多電平逆變器適用于高壓、大功率電力電子裝置和設(shè)備中，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。其基本思想是把多個(gè)功率器件按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接成可以提供多種電平輸出的電路，然后使用適當(dāng)?shù)目刂七壿媽讉€(gè)電平臺階合成階梯波以輸出逼近薩弦的交流電壓。多電平逆變器在大功率有源電力濾波、無功補(bǔ)償?shù)入娔苜|(zhì)量綜合治理領(lǐng)域以及高電壓電動機(jī)驅(qū)動等場合獲得了廣泛的應(yīng)用。天津科技大學(xué)2011屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)有源電力濾波技術(shù)和無功補(bǔ)償技術(shù)對于電力系統(tǒng)改善供電質(zhì)量，保證可靠性有著重要的意義。電力系統(tǒng)要求有源濾波和無功補(bǔ)償裝置具有良好的調(diào)節(jié)性能和足夠大的輸出

5、功率，以提供電流的超前或滯后補(bǔ)償，同時(shí)要求系統(tǒng)有足夠的頻帶寬度以達(dá)到消除高次諧波的目的。為實(shí)現(xiàn)對無功電流和高次諧波電流的有效補(bǔ)償，需要開關(guān)器件工作在較高的頻率下，而大功率電力電子器件(如GTO等)的開關(guān)頻率較低，且高的開關(guān)頻率會導(dǎo)致較大的開關(guān)損耗，降低了系統(tǒng)效率，難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的需要。多電平逆變器應(yīng)用于有源電力濾波裝置，在較低的器件開關(guān)頻率下，就可增大系統(tǒng)的等效開關(guān)頻率．使整個(gè)逆變器的傳輸帶寬大大提高。多電平逆變器應(yīng)用于靜止無功補(bǔ)償裝置可以對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，抑制電壓波動和

6、=j、j變，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減小功率損耗

7、：減少對電網(wǎng)的諧波污染；穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量，改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。多電平逆變器的最主要的應(yīng)用場合是高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)全國第三次工業(yè)普查公布的統(tǒng)計(jì)資料，我國風(fēng)機(jī)、泵類總裝機(jī)容量達(dá)到1.6億kW，年耗電量3200億kWh，占全國發(fā)電量的40%。大部分風(fēng)機(jī)和水泵的高壓驅(qū)動電機(jī)都為恒壓恒頻控制，如采用變頻方式控制高壓電機(jī)可節(jié)約至少20％的電能。節(jié)能是當(dāng)前我國由高能耗型的經(jīng)濟(jì)增長方式向低能耗型增長方式轉(zhuǎn)變，不斷提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的重要途徑之一。將多電平逆變技術(shù)應(yīng)用于高壓大功率風(fēng)機(jī)和水泵的變頻調(diào)速具有現(xiàn)實(shí)的節(jié)能意義。傳統(tǒng)的晶

8、閘管交交變頻調(diào)速和降壓——普通變頻——升壓的晶閘管變頻裝置不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且大多采用SCR和GTO作為開關(guān)元件，由于開關(guān)頻率只有幾百Hz，引起電機(jī)電流、轉(zhuǎn)矩脈動，動態(tài)性能差等問題。與降壓——普通變頻——升壓的變頻裝置相比較，采用多電平逆變技術(shù)的變頻裝置可以省去輸出變壓器，直接輸出高電壓，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡潔、效率增加。此外，此類系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)諧波較大，對電網(wǎng)污染嚴(yán)重，需要附加電網(wǎng)濾波裝置，使系統(tǒng)成本增加。多電平逆變器采用多級直流電壓合成階梯波以逼近正弦波，隨電平級數(shù)的增加，合成的輸出階梯波級數(shù)增加，輸出越來越逼近正弦波，諧波含量大大減小。多電平逆變

9、器因其諧波含量小、效率高、輸出電壓高、功率大，已經(jīng)成為高壓變頻調(diào)速領(lǐng)域的新寵。1.2研究現(xiàn)狀多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括二極管嵌位式、電容嵌位式、級聯(lián)式，針對多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)趨于成熟。多電平逆變