級聯(lián)三相橋變換器及其在電力電子變壓器中的應用研究.pdf

1、級聯(lián)多電平變換器已成為電力電子技術領域的研究熱點之一，其廣泛應用在交直流電力傳輸、大容量電機驅動等場合。目前由單相全橋變換器為基本功率模塊構成的單相級聯(lián)H橋(Cascaded H-Bridge, CHB)變換器以其優(yōu)越的性能獲得了最為廣泛的關注和應用，其調制策略和控制技術的研究也已較為成熟。但CHB變換器在三相高壓大功率系統(tǒng)中應用時，需通過星形或三角形連接后才能與三相系統(tǒng)相連接，故其需要較多的開關器件和直流電容，且其控制方法變得更為復雜

2、。
　　根據(jù)級聯(lián)多電平的思想，以三相橋電壓型變換器為基本功率模塊，本文提出了一種新型的級聯(lián)多電平變換器——級聯(lián)三相橋變換器。該變換器可直接應用在三相高壓大功率場合，不僅可作為逆變器使用，也可作為三相高壓系統(tǒng)的有源前端整流器使用。
　　首先給出了級聯(lián)三相橋變換器的構成思想，從橋臂電流、電壓和模塊傳輸?shù)墓β实热矫鎸υ撟儞Q器的特性進行了分析，并研究了該變換器的拓撲擴展方法。接著，分析和研究了級聯(lián)三相橋變換器的開關調制策略，最終采

3、用載波移相PWM(Carrier Phase-shifted PWM, CPS-PWM)技術并給出其具體的實現(xiàn)方案；對CPS-PWM應用在級聯(lián)三相橋變換器時的輸出諧波進行分析，并對基于CPS-PWM的二級至七級級聯(lián)的三相橋逆變器進行了仿真驗證。然后，研究了級聯(lián)三相橋變換器在電力電子變壓器(Power Electronic Transformer, PET)中的應用，搭建了三相三級結構的電力電子變壓器系統(tǒng)，高壓側輸入級采用三級級聯(lián)的三相橋

4、整流器、隔離級采用雙有源橋(Dual active bridge, DAB)變換器、低壓側輸出級采用三相橋電壓型逆變器；并對各級的控制方案進行了理論分析。通過仿真驗證了電力電子變壓器在5種不同的運行工況下均能實現(xiàn)10kV/380V的電壓等級變換、輸入單位功率因數(shù)和輸出電壓恒定的目標；這五種工況包括三相輸入電壓跌落和不平衡、輸入電壓畸變、輸出負載突變、輸出帶非線性負載和感性負載。最后，以DSP+FPGA數(shù)字控制器為控制核心，搭建了二級級聯(lián)