單相級聯H橋整流器控制算法研究與實驗平臺設計.pdf

1、隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，客運列車的不斷提速還面臨著眾多挑戰(zhàn)，輕量化是高速列車發(fā)展與進一步提速的關鍵技術。使用電力電子變壓器替代傳統工頻牽引變壓器是高速列車牽引傳動系統輕量化和高功率密度化研究的一個重要方面。采用單相級聯H橋整流器與中高頻隔離DC-DC變換器結合的電力電子變壓器是無工頻牽引變壓器牽引傳動系統的主要研究方向，因此開展級聯H橋整流器系統的分析與研究具有重要的工程應用價值與意義。本文以電力電子變壓器前端單相級聯H橋整流器為研

2、究對象，從級聯H橋整流器控制調制算法、小功率實驗平臺的設計搭建、實驗平臺控制程序設計三個方面展開工作，主要工作內容如下:
　　首先，對單相級聯H橋整流器的拓撲結構、工作原理和數學模型進行了分析和計算，分析了級聯整流器直流電容電壓不平衡的原因和負載不平衡程度的約束條件，結合傳統兩電平整流器的控制方法，分析了單相級聯H橋整流器的控制、調制和電壓平衡控制的方法，分析和仿真結果表明:瞬態(tài)直接電流控制和電流DQ解耦控制適用于對單相級聯H橋整

3、流器的控制;載波移相調制可在較低載波頻率下實現較高的等效開關頻率，有助于改善諧波特性;直流側負載不平衡是引起直流電壓不平衡的主要原因，通過對調制比增量進行調節(jié)可實現直流電壓平衡控制。
　　其次，設計并搭建了包含三個H橋模塊的實驗平臺以進行實驗驗證，實驗平臺設計功率220V/2.2kW，主要有控制、驅動、檢測和功率電路，此外還包含預充電、濾波器和保護等輔助電路。給出了詳細的電路設計和參數計算過程，實驗結果表明所設計的實驗平臺性能良好