三重化線電壓級(jí)聯(lián)型功率變換器比例諧振控制.pdf

1、隨著新能源發(fā)電、電氣傳動(dòng)、靜態(tài)功率補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域功率等級(jí)的不斷提高,傳統(tǒng)的功率器件及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已難以滿足要求?；诙嘀鼗夹g(shù)構(gòu)成的變換器可以在常規(guī)功率器件的耐壓基礎(chǔ)上,提高電壓、功率等級(jí)以及系統(tǒng)整體性能。其中,一種三重化線電壓級(jí)聯(lián)型功率變換器因具有等效開關(guān)頻率高、輸出電能質(zhì)量好、可靠性高、易于模塊化和擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。然而,該變換器由于結(jié)構(gòu)特性原因,存在閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)難、控制算法和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。因此,本文主要圍繞三重化線電壓級(jí)聯(lián)型功率

2、變換器的運(yùn)行與控制相關(guān)問題展開研究。
　　本文首先詳細(xì)分析了三重化線電壓級(jí)聯(lián)型變換器在傳輸功率均衡與不均衡兩種情況下的工作原理和運(yùn)行狀況。根據(jù)其整體外電路特性,分別構(gòu)建傳輸功率均衡與不均衡時(shí)的等效開關(guān)電路模型,并給出了其在三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系下的等效數(shù)學(xué)模型,為其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù)。
　　針對(duì)三重化線電壓級(jí)聯(lián)型變換器的運(yùn)行控制,本文提出了一種適合于該變換器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的載波移相空間矢量調(diào)制方法,有效提高

3、了直流側(cè)電壓利用率。對(duì)于傳輸功率均衡情況,本文采用瞬時(shí)功率理論,設(shè)計(jì)了一種基于等效開關(guān)電路模型的比例諧振閉環(huán)控制策略,在兩相靜止坐標(biāo)系下實(shí)現(xiàn)了該變換器整體功率的均衡穩(wěn)定控制,同時(shí)通過在雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)中增加交流側(cè)電壓補(bǔ)償控制,有效抑制了3組直流電容電壓的二倍頻波動(dòng);但在傳輸功率不均衡時(shí)卻不能保證各變換器單元直流側(cè)電壓均穩(wěn)定于參考值。因此,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出增加直流側(cè)均壓補(bǔ)償控制的改進(jìn)型比例諧振控制策略,可以獨(dú)立調(diào)節(jié)各單元的傳輸功率,實(shí)現(xiàn)

4、各直流側(cè)電容電壓的均衡相等,同時(shí)有效解決因傳輸功率不均衡引起的線電流不對(duì)稱問題。本文所提出的兩種不同功率傳輸情況下的控制策略均具有硬件需求量少、運(yùn)算量小、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),適用于多重化級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的大功率變換器控制。
　　本文最后搭建了三重化線電壓級(jí)聯(lián)型變換器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),分別對(duì)傳輸功率均衡和不均衡兩種情況下的比例諧振控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提出的等效開關(guān)電路模型及其比例諧振控制方法能有效實(shí)現(xiàn)三重化線電壓級(jí)聯(lián)型變