基于混合開關器件的電流型多電平PWM整流器研究.pdf

1、整流器是電力電子裝置與市電網相連接的重要環(huán)節(jié),電流型多電平PWM整流器具有電流控制靈活、輸出容量大、直流電壓值低于交流側電壓峰值而無需增加降壓環(huán)節(jié)、輸入電流諧波畸變率低以及暫態(tài)響應快等優(yōu)點,在電動汽車充電機、風電場換流站和金屬熱處理等大功率場合具有明顯優(yōu)勢。結合上述特點,對一種采用混合開關器件的電流型多電平PWM整流器進行了深入的研究和分析。
　　1.分析電流型3電平PWM整流器的主電路拓撲和數(shù)學模型,提出一種采用混合開關器件的整

2、流器平均動態(tài)模型。整流器開關器件的動態(tài)模型通常是時變的,傳統(tǒng)方法通過經典控制理論把整流器轉化成時不變模型進行系統(tǒng)分析和設計。本文借助于dq變換理論和廣義狀態(tài)空間平均方法,描述了由三相可控硅整流器和IGBT控制斬波環(huán)節(jié)構成的新型整流器動態(tài)模型,該模型在瞬時響應和穩(wěn)態(tài)過程方面性能良好。同時研究了基于混合開關的PWM整流器的工作原理,詳細描述了整流器的換流過程。
　　2.研究基于混合開關器件整流器的空間矢量脈寬調制方法(SVPWM),提

3、出一種改進的SVPWM控制策略。針對電網側加入LC濾波環(huán)節(jié)而造成的網側電壓和電流相位不同步,利用q軸電流給定不為零的方法來校正整流器的功率因數(shù)。仿真和實驗表明該整流器能夠有效提高輸入功率因數(shù),實現(xiàn)網側電流正弦化。
　　3.通過模塊直接交錯并聯(lián)實現(xiàn)多電平來獲得大電流和高功率。本文對由多個三相基于混合開關器件的整流器組成的交錯并聯(lián)多電平系統(tǒng)進行研究,借助于錯時采樣SVPWM控制,減少低開關頻率時交流側的諧波含量,同時為解決并聯(lián)系統(tǒng)內部

4、環(huán)流產生較大功率損耗問題,提出基于扇區(qū)信號判斷的均流控制策略。
　　4.為了抑制由于輸入側LC濾波器諧振引起的網側電流畸變和系統(tǒng)振蕩,提出了有源阻尼控制與改進SVPWM技術結合的控制策略。采用增加虛擬等效阻尼電阻的方法,在不改變基波功率流動的前提下抑制LC諧振引起的畸變和振蕩。該方法能夠有效降低線電流畸變,改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　5.設計了一個基于FPGA數(shù)字化控制的多電平整流器系統(tǒng)。SVPWM控制脈沖的產生、基于扇區(qū)信號判斷