基于混合開關(guān)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(wǎng)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(cè)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(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),在電動(dòng)汽車充電機(jī)、風(fēng)電場(chǎng)換流站和金屬熱處理等大功率場(chǎng)合具有明顯優(yōu)勢(shì)。結(jié)合上述特點(diǎn),對(duì)一種采用混合開關(guān)器件的電流型多電平PWM整流器進(jìn)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?fù)浜蛿?shù)學(xué)模型,提出一種采用混合開關(guān)器件的整

2、流器平均動(dòng)態(tài)模型。整流器開關(guān)器件的動(dòng)態(tài)模型通常是時(shí)變的,傳統(tǒng)方法通過經(jīng)典控制理論把整流器轉(zhuǎn)化成時(shí)不變模型進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。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(gòu)成的新型整流器動(dòng)態(tài)模型,該模型在瞬時(shí)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)過程方面性能良好。同時(shí)研究了基于混合開關(guān)的PWM整流器的工作原理,詳細(xì)描述了整流器的換流過程。
　　2.研究基于混合開關(guān)器件整流器的空間矢量脈寬調(diào)制方法(SVPWM),提

3、出一種改進(jìn)的SVPWM控制策略。針對(duì)電網(wǎng)側(cè)加入LC濾波環(huán)節(jié)而造成的網(wǎng)側(cè)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(shí)驗(yàn)表明該整流器能夠有效提高輸入功率因數(shù),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化。
　　3.通過模塊直接交錯(cuò)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)多電平來獲得大電流和高功率。本文對(duì)由多個(gè)三相基于混合開關(guān)器件的整流器組成的交錯(cuò)并聯(lián)多電平系統(tǒng)進(jìn)行研究,借助于錯(cuò)時(shí)采樣SVPWM控制,減少低開關(guān)頻率時(shí)交流側(cè)的諧波含量,同時(shí)為解決并聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部

4、環(huán)流產(chǎn)生較大功率損耗問題,提出基于扇區(qū)信號(hào)判斷的均流控制策略。
　　4.為了抑制由于輸入側(cè)LC濾波器諧振引起的網(wǎng)側(cè)電流畸變和系統(tǒng)振蕩,提出了有源阻尼控制與改進(jìn)SVPWM技術(shù)結(jié)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(dòng)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(shè)計(jì)了一個(gè)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(chǎn)生、基于扇區(qū)信號(hào)判斷