高压大功率变频器拓扑结构及其智能控制

论文摘要

能源短缺和环境污染是人类当前面临的共同的世纪性难题,在新能源尚未开发的情况下,节能就显得至关重要。开发高压多电平变频节能装置并推广使用,对降低我国的工业能耗有重大意义,最近几年里,高压调速系统在很多工业领域得到广泛的应用,如水处理、石油和天然气工业、造纸工业等。高压变频器的产业化始于80年代中期,随着大功率电力电子器件制造技术的迅速发展,高压变频器的产品正向着高可靠、低成本、高输入功率因数、高效率、低输入输出谐波、低共模电压以及低dv/dt等方向发展。论文在阐述几种高压变频器拓扑结构的基础上,重点介绍了级联式多电平变频器的结构特征和工作原理。对基于该拓扑结构变频器的控制算法进行了对比与分析,为级联式变频器系统的开发提供理论依据和技术支持。在此基础上,以高压电机低频运行的时候功率因数只有0.85左右,低频运行的谐波分量比较大为切入点,提出了利用先进的智能控制技术对高压电机变频系统进行研究与应用,高压电机运行应用自适应控制原理,使变频器输入电流相位自动跟随电压相位,从而提高功率因数接近1,达到节能效果;高压电机轻载低频运行时,应用遗传算法优化功率因数,解决低频运行时功率因数较低这一实际难题。整个系统操作方便快捷,达到了稳定生产,降低能源消耗,提高经济效益的主要目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 中高压变频器的研究现状与发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状对比
• 1.2.2 高压变频器的发展趋势
• 1.2.3 市场应用前景
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 高压变频器的拓扑结构
• 2.1 概述
• 2.2 各种拓扑结构介绍
• 2.2.1 交-交型高压变频器
• 2.2.2 二电平式高压变频器
• 2.2.3 多电平高压变频器
• 2.2.4 级联型变频器
• 2.2.4.1 变压器的移相基本原理
• 2.2.4.2 功率单元拓扑结构
• 2.2.4.3 级联输出
• 2.2.4.4 级联型变频器的输出谐波分析
• 2.3 小结
• 第三章 级联型拓扑结构应用自适应算法优化控制的研究
• 3.1 概述
• 3.2 功率因数优化的理论分析
• 3.2.1 遗传算法的实现
• 3.2.2 适应度函数的选取
• 3.2.3 二进制编码
• 3.2.4 选择操作
• 3.2.5 变异操作
• 3.3 遗传算法优化控制的实现
• 第四章 应用效果
• 4.1 除尘送风机变频调速的节能原理
• 4.2 除尘工艺要求
• 4.3 实际运行参数节能分析计算
• 第五章 结语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间学术论文目录