BoostTL 变换器NPCTL 逆变器级联系统研究.doc

中图分类号：TM461  论文编号：1028703 13-S155 学科分类号：080804 硕士学位论文 Boost-TL 变换器/NPC-TL 逆变器 级联系统的研究  研究生姓名 学科、专业 研究方向 指导教师  甘银华 电力电子与电力传动 功率电子变换技术 肖 岚 教授  南京航空航天大学 研究生院 自动化学院 二 О 一三年三月 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Automation Engineering Research on Boost-TL/NPC-TL Cascaded System A Thesis in Electrical Engineering By Gan Yinhua Advised by Professor Xiao Lan Submitted in Partial Fulfillment Of the Requirements For the Degree of Master of Engineering January, 2013 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用该承诺书) 作者签名：  日  期： 南京航空航天大学硕士学位论文  摘  要  针对风力发电系统的前景和发展方向，在几种典型的直驱式风力发电系统变换器拓扑结构 中，本文选取了适用于直驱式风力发电系统的基于 Boost 三电平（Three-level，TL）变换器(简 称 Boost-TL 变换器)和二极管中点箝位型（Neutral-Point-Clamped，NPC）三电平逆变器级联的 拓扑结构及控制方案。该拓扑结构中，发电机侧采用二极管不控整流桥加 Boost-TL 变换器的结 构，网侧的变换器采用的是 NPC 三电平逆变器。 本文详细的分析了前级 Boost-TL 变换器的工作原理，推导了变换器的输入输出关系，建立 了 Boost-TL 变换器的状态空间模型；针对前级 Boost-TL 变换器输出侧分压电容的均压问题， 找到了输出电压环和均压环之间的一种解耦思路，给出了一种具体的均压控制方案。对于后级 NPC 三电平逆变器，重点研究了其中点电位平衡问题，利用前级 Boost-TL 变换器实现了后级 NPC 三电平逆变器直流出入侧中电电位的平衡。 在理论分析的基础上，本文搭建了 Boost-TL 变换器和 NPC 三电平逆变器的 SVPWM 仿真 模型，同时针对 NPC 三电平逆变器中点电位平衡问题，建立了中点电位控制模块的仿真模型。 对 Boost-TL 变换器带电阻性负载和逆变器负载的情况，分别进行了仿真研究。采用 Boost-TL 变换器平衡后级 NPC 三电平逆变器中点电位的方法，所得到的网侧电流和变换器交流输出电压 的总谐波畸变率（Total Harmonic Distortion，THD）均低于其它软件算法。搭建了一台前级 5kW Boost-TL 变换器的原理样机，给出了相应的实验结果和分析，验证了理论分析。 关键词：风力发电，Boost 三电平变换器，均压环，二极管中点钳位型三电平逆变器，空间矢 量调制，中点电位平衡 I Boost-TL 变换器/NPC-TL 逆变器级联系统的研究 Abstract According to the prospects and development of the wind power generation systems, this paper selects Boost Three-Level (Three-Level, TL) converter (referred to as the Boost-TL converter) and diode neutral point clamped (neutral-point-clamped, NPC) three-level inverter cascaded topology with control program among several typical converter topologies which are suitabl