NPC三电平光伏逆变器系统损耗特性研究

【摘要】逆变器采用多电平技术可有效的降低其输出电压的谐波分量,改善输出性能。随着电平数的增多以及容量的提升,逆变器损耗也随之增加。损耗增加导致逆变器发热问题严重,同时功率开关器件本身对温度敏感,温度变化会直接影响开关管导通与关断特性,影响逆变器工作性能,因此,散热设计对于逆变器稳定运行至关重要,准确地分析功率开关器件的损耗特性是优化逆变器散热设计的基础。本文以中点钳位型(NeutralPointClamped,NPC)三电平光伏逆变器为主要研究对象,针对损耗的降低、效率的提高问题深入展开,系统地研究了不同的逆变器拓扑结构的损耗特性。论文主要研究内容如下：(1)阐述了光伏逆变器的常用控制策略,对NPC三电平逆变器SPWM和SVPWM的调制原理以及在不同策略下的系统工作特性进行了分析比较。研究了IGBT、MOSEFET以及快恢复二极管的开关过程,在此基础上建立了损耗模型。(2)分析了NPC三电平逆变器的工作过程以及各功率器件的工作特性,研究了NPC三电平逆变器损耗的计算方法,并在此基础上总结了功率管损耗与负载特性、功率因数角、调制度等因素之间的关系。(3)重点研究了基于混合型H桥模块的NPC三电平逆变器以及损耗特性,分析其导通和换流模式,利用器件损耗特性参数建立通态损耗模型和开关损耗模型,搭建了仿真与实验平台,仿真与实验验证其效率更高、损耗降低。(4)分析NPC三电平逆变系统工作原理并对NPC三电平逆变器系统软硬件进行了设计,搭建了容量60kVA的NPC三电平逆变器系统平台,并测试了部分开关器件的开关暂态过程以及不同拓扑结构的效率,证实了理论分析。
【作者】宋金龙；
【导师】陈权；
【作者基本信息】安徽大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】NPC三电平；混合型H桥模块；拓扑结构；损耗；效率；

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