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1、 附件7：毕业设计（论文）开 题 报 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 电气105 2014 年一、 毕业设计(论文)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、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、UPS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
2、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。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
3、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
4、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
5、，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、 本课题在国内外的研究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，自日本长冈科技大学难波江
6、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、功率器件尖峰吸收缓冲电路、PWM算法简化及控制策略、高压功率器件的驱动及系统的工作电源等也是多电平
7、逆变器控制需要研究解决的问题。从目前功率开关器件发展的水平来看，短时间还不可能出现耐压上万伏的器件，多电平技术是解决高压大功率变频调速的一个有效途径同时在当前电力系统高压直流输电的趋势下，多电平技术在电力输配电方面也有着重要的作用。 目前关于三电平逆变器拓扑研究主要包括几种：（1）二极管箝位型三电平逆变器（又称npc型）,是三电平逆变器拓扑结构中发展最早的也是目前应用最普遍的一种拓扑结构。（2）飞跨电容式多电平逆变器（3）多单元串联多电平逆变器（4）T字型三电平逆变器。 在T型三电平并网逆变器中的常用的调制方式有两种：（1）空间矢量控制（2）不连续调制。其中空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)方
8、法输出电流谐波成分少、低脉动转矩、具有比SPWM高15的电源利用率，物理概念清晰，算法简单且适合数字化方案，适合于实时控制，是三电平逆变器首选的PWM控制方法。 四、 本课题主要研究内容 本课题主要研究的有：三电平逆变电路的拓扑结构，并与两电平电路比较；分析T-npc型三电平逆变电路拓扑结构，并与npc型三电平逆变电路比较；中性点平衡的分析与设计：T型三电平逆变器的控制算法（svpwm波控制）的设计；最后是完成对滤波装置的设计和并网逆变器的设计。 通过以上研究最终完成一套完整的计算机psim仿真，并显示出仿真波形。在条件允许的情况下，通过实验室的三电平逆变器研究平台，对仿真进行实验验证，修改参
9、数，使逆变器并网输出波形完美，从而完成一套系统的设计与分析。 五、 完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径） 完成本论文的条件主要包括软件仿真和硬件条件。研究途径：第一，充分利用图书馆的丰富的资源，翻阅外文期刊和有关的书籍；第二，充分利用计算机网络资源，上网查询有关国内外这方面的发展水平研究方向，上网查询有关T型三电平逆变器的相关技术文档或者期刊文献；第三，询问老师或者学长，请教关于T型三电平逆变器的相关知识；第四，在计算机上进行psim仿真，研究控制算法对逆变器的影响以及并网技术的实现；第五，有条件的话，在学校实验室平台研究三电平逆变电路具体控制从而达到对T型三电平并网逆变器的软件和硬件研究
10、。 六、 本课题进度安排、各阶段预期达到的目标 第一阶段（12周）：选定课题题目，大量查阅资料、文献，完成开题报告的撰写工作。 第二阶段（34周）：继续查阅资料、文献，并对重要理论、资料进行整理、记录，写出论文大纲，并初步拟定任务书。 第三阶段（56周）：完成外文资料翻译，整理数据，为计算机仿真分析做准备，并不断细化大纲直至完成论文整体框架。 第四阶段（711周）：撰写、完成论文初稿，并交给导师查阅，在导师的指导下不断修改，开始撰写第二稿。 第五阶段（1213周）：完成第二稿的撰写工作，再次交与导师查阅，在与导师讨论后反复修改，进而完成第三槁的撰写并交稿。 第六阶段（1415周）：为论文答辩进行必要而充分的准备，最后参加答辩。 七、指导教师意见对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 八、所 在 专 业 审 查 意 见 负责人： 1
