T型三电平并网逆变器控制研究开题报告

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1、 附件 7： 毕业设计 （ 论文） 开开 题题 报报 告告 题 目 T 型三电平并网 逆变器控制研究 专 业 电气工程及其自动化 班 级 2014 年 1 一、一、 毕业设计毕业设计(论文论文)课题来源、类型课题来源、类型 课题来源：与老师探讨，自己选择 课题类型：应用型论文 二、二、选题的目的及意义选题的目的及意义 随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，并网逆变器 的研发受到世界各国的普遍关注。并网效率和并网电流电能质量 是并网逆变器的两个重要指标,PWM 调制方式对效率和并网电流 电能质量存在关键的影响。在此背景下，研究逆变器的拓扑结构 以及其控制策略和并网控制方案。 随着太阳能、UP

2、S 技术的不断发展和市场的不断扩大，对逆 变器效率的要求也越来越被制造商所重视，因此三电平的拓扑结 构便应运而生。众所周知， 传统的两电平并网逆变器开关损耗大， 直流电压利用低，输出电流谐波高，无法实现高压高质量的并网 要求。多电平逆变器不同于两电平变换器，其中采用电容或独立 电源等方式产生多个电平，通过将多个功率器件按一定的拓扑结 构组成可提供多电平输出的逆变电路，其主要目的是以尽量多的 电平输出来逼近理想的正弦波形，从而减弱输出波形中的谐波影 响。在获得高压输入输出特性的同时，多电平逆变器也减轻了器 件上的高压应力， 可以使用较低电压等级的器件构造高压变流器， 解决了器件串并联带来的问题。

3、多电平逆变器的出现，是电力电 子技术发展的一个里程碑，它使得高压变频调速技术迅速走向了 实用化，让我们看到了高性能控制在高压变频技术上的应用的希 望。 近几年来 ,多电平逆变器成为人们研究的热点课题 .三电平逆 变器是多电平逆变器中最简单又最实用的一种电路。与传统两电 平结构相比，三电平结构除了使单个 IGBT 阻断电压减半之外， 还具有谐波小、损耗低、效率高等优势。 各种现代控制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控 2 制、 神经网络控制等先进控制理论和算法也大量应用于逆变领域。 其应用领域也达到了前所未有的广阔，从毫瓦级的液晶背光板逆 变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站；从日常生活的

4、变频空 调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火 力发电设备到使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少 不了逆变电源。毋须怀疑，随着计算机技术和各种新型功率器件 的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更高、性能指标更优 越的方向发展。 前几年,随着西班牙、德国、美国、日本对本国光伏产业的政 策扶持，全球光伏发电逆变器的销售额逐年递增,光伏发电用逆变 器进入了一个快速增长的阶段。但目前全球光伏逆变器市场基本 被国际几大巨头瓜分，欧洲是全球光伏市场的先驱,具备完善的光 伏产业链， 光伏逆变器技术处于世界领先地位。 SMA 是全球最早 也是最大的光伏逆变器生产企业(德国市场占有率

5、达 50%以上)， 约占全球市场份额的三分之一,第二位是 Fronius。全球前七位的 生产企业占领了近 70%的市场份额。金融危机以后，美国、意大 利市场迅猛发展，尤其是美国市场,奥巴马政府上台以后，发展速 度非常之快,将取代德国成为世界上最大的光伏逆变器消费市场。 目前国内光伏并网逆变器市场规模较小，国内生产逆变器的 厂商众多，但专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多，但 是不少国内企业已经在逆变器行业研究多年，已经具备一定的规 模和竞争力，但在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较 大差距。国内市场规模虽然较小，但未来光伏电站市场的巨大市 场发展空间和发展潜力给国内企业带来发展的历史

6、机遇。逆变器 仍需进一步提高和发展。 这也就是研究并网逆变器的意义之所在。 三、三、 本课题本课题在国内外的研究在国内外的研究状况及发展趋势状况及发展趋势 三电平结构作为多电平逆变器拓扑结构之一，自日本长冈科技大 3 学难波江章（A.Nabae）等人于 1980 年在 IEEE 工业应用年会提 出以来，这种拓扑结构在实际工业现场获得了广泛的应用。 从 20 世纪 90 年代以来，以高压 IGBT、IGCT 为代表的性能 优异的复合器件的发展引人注目，并在此基础上产生了很多新型 的高压大容量变换拓扑结构，成为国内外学者和工业界研究的重 要课题。我国也有不少单位在研究、开发和引进高压大容量多电 平变换器的技术和设备。三电平逆变器的结构较简单，其电路拓 扑形式从一定意义上来说可以看成多电平逆变器结构中的一个特 例，它的中点钳位及维持中点电位动态平衡技术、功率器件尖