三点式四象限脉冲整流器控制策略研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第4页技术不断创新和完善，近年来得到了相当大的发展及较广泛的应用。3．电流控制技术的研究为了使电压型脉冲整流器网侧呈现受控电流源特性，其网侧电流控制策略的研究显得十分重要。在脉冲整流器技术发展过程中，电压型脉冲整流器网侧电流控制策略主要分成两类：一类是由J．W．Dixon和B．T．Ooi首先提出的“间接电流控制”策略[18】；另一类就是目前占主导地位的“直接电流控制”策略[19,20]。“间接电流控制"实际上就是所谓的“幅相”电流控制，即通过控制电压型脉冲整流器的交流侧电压基波幅值、相位，进而间接控制其网侧电流。由于“间接电流

2、控制”其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏，因此这种控制策略已逐步被“直接电流控制”策路所取代。“直接电流控制”策略以其快速的电流响应和鲁棒性受到了学术界的关注，并先后研究出各种不同的控制方案[20,21,22]，主要包括以固定开关频率且采用电网电动势前馈的SPWM控制‘231，以及以快速电流跟踪为特征的滞环电流控带d[24,25]等。为了提高电压利用率并降低损耗，基于空间矢量的PAM控制在电压型脉冲整流器电流控制中取得了广泛应用，并先后提出了多种控制方案[22,23,26】。目前，电压型脉冲整流器网侧电流控制有将固定开关频率、滞环及空间矢量控制相

3、结合的趋势【27】，以使其在需快速电流响应场合获得优越的性能。此外，在具体的控制策略上还相继提出了状态反馈控制【19】等。4．PWM调制技术的研究PWM调制方法有很多种实现方式，可分为基于载波的和非载波的PWM调制方法两种类型。(1)基于载波的PWM调制方法主要包括：子谐波PWM(SubharmonicPWM．SHPWM)调制方法是利用多个频率和幅值相同的三角载波和正弦波相比较来决定多电平变换器开关器件的开通和关断，该调制方法的特点是调制方式简洁且容易实现；开关频率优化PWM(SwitchingFrequencyOptimalPWM．SFOPWM)调制方法

4、仅适用于三相对称负载的系统，当用于单相系统中时输出电压中会有3次谐波存在；移相PWM(PhaseShiftPWM．PSPWM)调制方法[17]的相邻载波之间都存在一定的相移，与SHPWM和SFOPWM相比，这种调西南交通大学硕士研究生学位论文第5页制方法能够增加等效的载波频率，从而增加等效的开关频率，这种调制方法适合用在级联型的多电平变换器中；变载波频率PWM(Variable．FrequencyCartierBandsPWM．VFCPWM)调制方法【20】克服了前三种方法在调制比较高时中间载波对应开关器件动作次数较少的缺点，适当增加了中间载波的频率，平衡

5、了开关器件动作频率，相应地也增加了等效的开关频率。(2)非载波的PWM调制方法非载波的PWM调制方法有很多种，典型的有：电压空间矢量PWM(SVPWM)调制方法、谐波消除PWM(SHEPWM)法、滞环控制PWM(HysteresisControlPWM)等。SVPWM调制方法【22‘26J利用变换器的开关状态所对应的矢量来合成所给定矢量，这种调制方法矢量选择灵活、电压利用率高，但当多电平变换器电平数高于5时算法非常复杂，这在一定程度上限制了它的应用范围；SHEPWM调制方法[挎20‘211可以消除任意次数的谐波，输出电压、电流波形好谐波含量低，在所有的调制

6、方法中是最好的，不足之处在于需离线计算大量数据，不利于现场调试；滞环控制PWM[27】调制方法输出电流的谐波脉动小，可以得到良好的电流波形，常用在对谐波和噪声要求较严格且器件的开关频率较高的场合，但由于开关频率变化较大而很难应用在器件开关频率低的中压大容量变换器中。另外，还有一些不常用的非载波PWM调制方法，如S调制方法(Sigma．DeltaModulation)、滑模控制方法(SlidingModeContr01)、最小纹波电流PWM(MinimumRippleCurrentPWM)；乖I基于遗传算法的PWM调制方法等。1．3本论文研究的内容在参阅国内

7、外大量文献的基础上，分析了多电平变流电路拓扑结构，并比较了几种典型多电平电路拓扑结构的优缺点。包括中点钳位型(Neural．Point．Clamped简称NPC)多电平脉冲整流器或二极管钳位(DiodeClamped)多电平脉冲整流器、飞跨电容型(FlyingCapacitors)多电平脉冲整流器和具有独立直流电压源的级联型脉冲整流器(CascadedInverters)。本文以二极管钳位型变流电路为基础分析了三点式脉冲整流器的基本原理、工作特性，并在以开关状态构成桥臂函数概念的基础上建立了三点式脉冲整流器的数学模型。并在此基础上对三点式脉冲整流器的PWM

8、控制结构进行分析研究。针对二极管钳位型三点式脉冲整流器存在的中点电