三相两电平变流器死区效应分析及仿真研究开题报告

 2023-09-11 09:56:19

1. 研究目的与意义

  1. 文献综述与调研报告:(阐述课题研究的现状及发展趋势,本课题研究的意义和价值、参考文献)

    电力电子器件是电力电子技术中至关重要的一部分,电力电子技术主要应用在电力领域,对电能的电压、电流、频率等进行变换和控制,使其在日常生活中的在各种不同的场所发挥重要作用,电力电子器件的发展推动着电力电子技术以及相关产业的快速发展[1]

    随着传统能源的日益枯竭和新型能源产业的兴起,逆变技术在新能源发电领域的作用越来越大,尤其是光伏发电和风力发电技术为主的新能源并网逐渐增多,逆变器作为新能源发电与电网之间的能量转换和传输接口,在新能源发电中发挥着至关重要的作用,随着而来的是对电力电子器件开关频率,工作性能的要求也越来越高。相比于传统的硅功率器件由于本身物理特性的限制,无法满足一些高温、高压、高效率的应用场合,SiC MOSFET则具有出色的物理性能,且在中/高功率场合可以更好的应用在电力电子变流器场合[2]。因此SiC MOSFET成为高频变流器的理想选择。

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    2. 研究内容和问题

    二、本课题的基本内容,预计解决的难题

    基本内容

    1、了解SiC MOSFET的研究现状,阅读SiC MOSFET工作特性的相关文献,学习SiC MOSFET的静态特性和动态特性,确定器件的开通、关断延时时间,计算出防止上下桥臂导通的死区时间,了解影响死区的因素;

    2、研究逆变器的工作原理和空间矢量控制技术(SVPWM)的调制方法,对变流器的拓扑结构进行分析,查阅SiCMOSFET死区效应有关的文献,了解死区时间对三相两电平变流器的影响,分析SiC MOSFET死区效应的机理及影响;

    3、搜集SiC MOSFET死区效应的电压补偿策略,如:脉冲宽度直接控制法,平均电压前馈补偿法,无效开关消除法等。学习死区补偿的补偿原理和方法,死区补偿主要分为两种类型过零点死区补偿和非过零点死区补偿两种,再针对不同死区补偿效应的优缺点进行归纳总结;

    4、掌握MATLAB/Simulink软件、信号发生器、示波器等元件的使用方法,对三相两电平变流器的仿真模型进行搭建,利用MATLAB/Simulink仿真软件对SiCMOSFET仿真结果进行FFT分析,研究死区效应带来的低频谐波,并利用死区补偿装置对谐波进行抑制。

    5、完成论文的撰写工作。

    预计解决的难题

    1、基于SiC MOSFET死区分析方法,了解死区效应会给输出电压带来的影响;

    2、探究死区现象产生的原理,降低死区效应的谐波抑制策略;

    3. 设计方案和技术路线

    三、课题的研究方法、技术路线

    研究方法

    1、文献调查法:通过图书馆资源、互联网资源查阅SiCMOSFET死区效应的相关资料,搜集SiC MOSFET死区效应的电压补偿策略,如:脉冲宽度直接控制法,平均电压前馈补偿法,无效开关消除法等;

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    4. 研究的条件和基础

    四、研究工作条件和基础

    1、硬件方面:学校图书馆有大量馆藏文献,对于电力电子学科以及该课题的文献数量比较多,包括SiCMOSFET工作特性的分析,死区补偿策略和MATLAB使用方法。

    2、软件方面:中国知网等网站能够检索到丰富的文献,了解SiCMOSFET的静态特性和动态特性,逆变器的工作原理和空间矢量控制技术(SVPWM)的调制方法,死区时间对三相两电平变流器的影响,SiCMOSFET死区效应的电压补偿策略;仿真软件MATLAB技术的支撑。

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