大容量PWM逆变器LC滤波器设计与优化控制

"这篇学术论文详细探讨了大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计，特别是在变频调速装置中的应用。作者提出了特定消谐脉冲宽度调制(SHE-PWM)的逆变器优化控制策略，旨在解决LC滤波器谐振抑制的问题。文中以三电平中点箝位(NPC)逆变器为例，通过分段同步SHE-PWM技术确保在整个调速范围内能有效抑制LC滤波器的谐振现象，并提供了计算LC谐振频率的方法。此外，还分析了LC滤波器对逆变器输出电流、机端电压的影响以及滤波电容与电机间的自激问题，进而提出了电抗和电容参数的设计原则和方法。实验结果验证了这种方法在基于三电平NPC逆变器的6kV变频调速装置中的有效性。" 这篇论文的核心知识点包括： 1. **LC滤波器设计**：在大容量PWM电压源逆变器中，LC滤波器的设计是一项挑战，因为需要考虑LC谐振的问题。滤波器的作用是滤除输出中的高频谐波，改善功率质量。 2. **特定消谐脉冲宽度调制(SHE-PWM)**：这是一种优化控制方案，用于防止LC滤波器的谐振，提高逆变器的性能。SHE-PWM技术可以更有效地控制谐波，从而降低开关频率。 3. **三电平中点箝位(NPC)逆变器**：作为研究对象，这种逆变器结构可以提供更平滑的输出电压，减少谐波含量，适合应用于大容量系统。 4. **分段同步SHE-PWM**：这种技术是解决调速范围内的LC谐振问题的关键，通过分段控制，可以在不同速度下保持滤波效果。 5. **LC谐振频率设计**：论文中提供了计算LC谐振频率的方法，这对于正确设计滤波器至关重要，避免谐振导致的过电压或过电流。 6. **LC滤波器的影响分析**：论文深入探讨了LC滤波器如何影响逆变器的输出电流和机端电压，以及滤波电容与电机间的相互作用。 7. **电抗和电容参数设计**：作者提出了选择电抗器和电容器参数的具体原则和方法，以确保滤波效果并避免自激问题。 8. **实验验证**：在实际的6kV变频调速装置上进行了测试，证明所提出的方法在抑制谐波和优化逆变器性能方面是有效的。 这些知识点对于理解大容量变频调速系统的LC滤波器设计和优化具有重要意义，对于电力电子、电机驱动和电源工程领域的研究人员和技术人员来说，是一份宝贵的参考资料。