三重化線電壓級聯(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、靜態(tài)功率補償?shù)阮I域功率等級的不斷提高,傳統(tǒng)的功率器件及拓撲結構已難以滿足要求。基于多重化技術構成的變換器可以在常規(guī)功率器件的耐壓基礎上,提高電壓、功率等級以及系統(tǒng)整體性能。其中,一種三重化線電壓級聯(lián)型功率變換器因具有等效開關頻率高、輸出電能質量好、可靠性高、易于模塊化和擴展等優(yōu)點而得到廣泛應用。然而,該變換器由于結構特性原因,存在閉環(huán)控制實現(xiàn)難、控制算法和結構復雜等問題。因此,本文主要圍繞三重化線電壓級聯(lián)型功率

2、變換器的運行與控制相關問題展開研究。
　　本文首先詳細分析了三重化線電壓級聯(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行狀況。根據(jù)其整體外電路特性,分別構建傳輸功率均衡與不均衡時的等效開關電路模型,并給出了其在三相靜止坐標系和兩相靜止坐標系下的等效數(shù)學模型,為其控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)提供了理論依據(jù)。
　　針對三重化線電壓級聯(lián)型變換器的運行控制,本文提出了一種適合于該變換器結構特點的載波移相空間矢量調制方法,有效提高

3、了直流側電壓利用率。對于傳輸功率均衡情況,本文采用瞬時功率理論,設計了一種基于等效開關電路模型的比例諧振閉環(huán)控制策略,在兩相靜止坐標系下實現(xiàn)了該變換器整體功率的均衡穩(wěn)定控制,同時通過在雙閉環(huán)控制結構中增加交流側電壓補償控制,有效抑制了3組直流電容電壓的二倍頻波動;但在傳輸功率不均衡時卻不能保證各變換器單元直流側電壓均穩(wěn)定于參考值。因此,在此基礎上進一步提出增加直流側均壓補償控制的改進型比例諧振控制策略,可以獨立調節(jié)各單元的傳輸功率,實現(xiàn)

4、各直流側電容電壓的均衡相等,同時有效解決因傳輸功率不均衡引起的線電流不對稱問題。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、運算量小、控制結構簡單等特點,適用于多重化級聯(lián)結構的大功率變換器控制。
　　本文最后搭建了三重化線電壓級聯(lián)型變換器實驗系統(tǒng)平臺,分別對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行了實驗研究,實驗結果表明,本文所提出的等效開關電路模型及其比例諧振控制方法能有效實現(xiàn)三重化線電壓級聯(lián)型變