基于NPC型三電平逆變器的礦用無功補(bǔ)償裝置研究.pdf

1、隨著煤礦企業(yè)的發(fā)展，井下采掘、運(yùn)輸?shù)裙ぷ飨蛑鴻C(jī)械化自動(dòng)化方向發(fā)展，機(jī)械化程度和機(jī)械設(shè)備的效能越來越高，對(duì)供電質(zhì)量要求也越來越高。煤礦供電系統(tǒng)大多存在功率因數(shù)低、損耗大、諧波污染嚴(yán)重、電壓波動(dòng)大等問題，因此，有必要對(duì)煤礦電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，以確保電網(wǎng)的電能質(zhì)量。傳統(tǒng)的礦用無功補(bǔ)償裝置己不能滿足目前的需要，多電平逆變器的發(fā)展很好了解決了煤礦電網(wǎng)的無功補(bǔ)償問題。其中，由于二極管箝位型(NPC)三電平逆變器具有器件耐壓要求低、無需均壓、輸出波形好

2、等優(yōu)點(diǎn)，成為了高壓大功率領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，且已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。本文圍繞NPC型無功補(bǔ)償裝置展開研究，并將該無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用于煤礦供電系統(tǒng)。具體工作如下:
　　 (1)分析了NPC型三電平逆變器的工作原理與空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)。在論述了NPC型三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理基礎(chǔ)上，分析了三電平逆變器的SVPWM調(diào)制實(shí)現(xiàn)，主要包括參考電壓矢量扇區(qū)的判斷、基本合成矢量的選擇、基本矢量作用時(shí)間的計(jì)算以及基本矢量的作用次序

3、，并通過仿真驗(yàn)證了該調(diào)制算法。
　　 (2)研究了NPC型三電平逆變器直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡問題。分析了中點(diǎn)電位不平衡帶來的危害以及中點(diǎn)電位不平衡的原因。對(duì)于中點(diǎn)電位不平衡，主要介紹了硬件平衡策略與軟件平衡策略。在SVPWM調(diào)制算法的基礎(chǔ)上通過修改小矢量的作用時(shí)間給出了PI控制的中點(diǎn)電位平衡策略，并對(duì)所提平衡策略進(jìn)行了仿真分析，通過仿真驗(yàn)證了該平衡策略的正確性。(3)研究了基于NPC型三電平逆變器的無功補(bǔ)償裝置。在分析了等量坐標(biāo)變

4、換的基礎(chǔ)上，建立三電平無功補(bǔ)償裝置的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于無功補(bǔ)償裝置交流側(cè)有功電流與無功電流存在的耦合，采用了dq軸前饋解耦的控制策略，對(duì)于解耦后的無功系統(tǒng)，構(gòu)建了電流內(nèi)環(huán)與電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，并通過仿真驗(yàn)證了該無功補(bǔ)償裝置的有效性。(4)設(shè)計(jì)了NPC型礦用無功補(bǔ)償裝置系統(tǒng)。NPC型礦用無功補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括主電路參數(shù)的設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了主要接口電路設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。并針對(duì)煤礦井下的特殊環(huán)境，進(jìn)行