基于NPC拓撲的400Hz逆變器及其并聯(lián)技術研究.pdf

1、400Hz逆變電源在機場、船舶等領域具有廣泛的應用，研究模塊化400Hz逆變器及其并聯(lián)技術具有重要意義。本文主要研究基于中點鉗位(NPC)橋式逆變電路的單相逆變模塊的輸出電壓諧波特性和損耗，優(yōu)化設計單相400Hz逆變模塊功率電路及控制技術，并研究模塊化單相逆變器的并聯(lián)技術及相位控制技術。
　　詳細介紹了T-NPC雙橋臂拓撲和3L-NPC雙橋臂拓撲的倍頻工作原理，分析了其逆變電壓的諧波，并與采用SPWM單極性倍頻調制的全橋逆變拓撲的

2、逆變電壓諧波進行了比較，揭示了由兩個NPC橋臂構成的五電平逆變電路可以有效地降低對輸出濾波器的要求。同時，對全橋拓撲、TNPC雙橋臂拓撲和3L-NPC雙橋臂拓撲的功率器件損耗的分析計算表明T-NPC雙橋臂拓撲損耗最小。研究表明，同樣的功率器件開關頻率下，采用T-NPC雙橋臂拓撲的單相400Hz逆變器，既能以較小的濾波器實現(xiàn)較高的輸出電壓波形質量，又能實現(xiàn)逆變模塊的高效率。在拓撲結構研究的基礎上，設計了15kVA單相400Hz逆變模塊，給

3、出了LC濾波器、隔離變壓器、直流母線電容設計結果，選取了合適的開關器件，并針對串聯(lián)母線電容不均壓問題，設計了電壓均衡器。
　　研究了考慮可并聯(lián)工作的逆變模塊的控制技術。分析了傳統(tǒng)的瞬時值電壓電流雙閉環(huán)控制結構，指出了采用該控制方案時輸出電壓和電感電流存在耦合，并會導致逆變模塊作為電流源啟動時出現(xiàn)沖擊電流。為減小啟動電流沖擊，提出在逆變器電壓控制中加入輸出電壓前饋對輸出電壓和電感電流控制進行解耦。詳細設計了閉環(huán)調節(jié)器，對比分析了電壓

4、外環(huán)采用PI調節(jié)器和準比例諧振(PR)調節(jié)器時逆變器的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性，表明采用PR控制可以兼顧逆變器的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)輸出特性。通過仿真驗證了所設計的逆變器參數(shù)合理性和閉環(huán)控制策略的可行性。
　　研究了模塊化逆變器的控制技術，主從控制實現(xiàn)簡單，均流效果較好，但傳統(tǒng)的主從控制存在互連線較多、可靠性差的缺點，本文提出采用控制邏輯取代互連線的主從控制方案，模塊間僅需要RS-485總線，而相位控制完全依靠監(jiān)控平臺通信數(shù)據(jù)的CAN通信總線。研究了