三電平脈沖整流器的控制研究.pdf

1、脈沖整流器是一種以脈寬調制(PWM)方式工作的整流器,又稱為四象限變流器。脈沖整流器與傳統(tǒng)的相控變流器具有功率因數(shù)高、諧波含量低、體積小、重量輕及動態(tài)響應快等優(yōu)點。
　　 經(jīng)過幾十年的發(fā)展傳統(tǒng)的兩電平脈沖整流器已經(jīng)相當成熟,但是在大功率的應用中有很多的問題難以解決,如需要昂貴且笨重的變壓器、較高的開關損耗及功率開關難以達到規(guī)定的耐壓要求等。從而出現(xiàn)了三電平脈沖整流器,三電平脈沖整流器每個橋臂上使用的IGBT的個數(shù)是兩電平的兩倍,

2、因此它的每個回路中每個開關所承受的電壓只有兩電平的一半,從而增加了功率開關的使用壽命。而且三電平脈沖整流器能產(chǎn)生五種電平的線電壓,在相同開關頻率及控制方式下,其輸出電壓和電流中的諧波含量遠小于傳統(tǒng)的兩電平脈沖整流器。最后,功率器件的造價是隨著電壓等級的提高而增加的,所以對于一些大功率電路來說三電平的性價比是優(yōu)于兩電平的。正是由于三電平脈沖整流器的優(yōu)越性能,目前我國生產(chǎn)的CRH2型動車組正是采用的三電平脈沖整流器。
　　 三電平脈

3、沖整流器的主要控制方法包括間接電流控制直接電流控制兩大類,直接電流控制又主要包括滯環(huán)電流控制、固定開關頻率的瞬態(tài)電流控制及預測電流控制三種。本文詳細分析了三電平脈沖整流器上述的幾種控制方式及中點電位不平衡的原因和危害及中點電位滯環(huán)控制法和判斷H橋功率法兩種控制中點電位平衡的主要策略,給出了三電式脈沖整流器主要參數(shù)的計算方法,分析驗證了在一定程度上增加支撐電容從而去除二次濾波回路的可能性。最后以CRH2型車上使用的二極管鉗位型三電平脈沖整

4、流器的主要參數(shù)在Matlab／Simulink環(huán)境下分別搭建了以間接電流控制,瞬時直接電流控制及預測電流控制方式的仿真模型,并分別針對其在不同負載之間切換時電路各主要性能指數(shù)進行了詳細系統(tǒng)的仿真分析。
　　 結果表明:在三種控制方式下的三電平脈沖整流器的功率因數(shù)都始終接近于1,針對中點電位控制方案快速有效。間接電流控制下輸出電壓紋波較大,且直流側支撐電容電壓均衡度較差,負載由再生滿載向牽引滿載切換時輸出電壓存在震蕩。瞬時直接電流