单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究

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1、2008年第4期机车电传动№4,20082008年7月10日ELECTRICDRIVEFORLOCOMOTIVESJuly10,2008研单相三电平整流器控制方法究及中点平衡的研究开章志兵，张志学发（株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，湖南株洲412001）作者简介：章志兵（1981-），男，硕士，主要从事电力电摘要：介绍了单相电压型三电平整流器的工作原理，对双闭环控制、固定开关频率的电流控子变换器、无功补偿等方制、预测电流控制和改进的瞬态电流控制等常用控制策略进行了分析，指出了它们的优缺点；针对单面的研究。相三电平整流器的

2、中点平衡问题，探讨了一种电压前馈的中点电位控制方法。Matlab环境下的仿真结果表明，改进的瞬态电流控制法的动、静态性能良好，电压前馈的中点电位控制方法能简单有效地平衡直流侧电容电压。关键词：PWM整流器；三电平；控制策略；中点电位控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000-128X(2008)04-0034-05StudyofControlStrategiesandNeutralPointVoltageBalancingofSinglePhaseThree-levelRectifierZHANGZhi-bing

3、，ZHANGZhi-xue(TechnologyCenter,ZhuzhouCSRTimesElectricCo.,Ltd.,Zhuzhou,Hunan412001,China)Abstract:Theoperatingprincipleofsinglephasethree-levelvoltagesourcerectifierisintroduced.Andalsoanalyzedarethecommoncontrolstrategiessuchasthedualclosed-loopcontrol,currentcontr

4、olwithfixedswitchingfrequency,forecastcurrentcontrolandimprovedtransientcurrentcontrol.Advantagesanddisadvantagesarepointedout.Fortheneutralpointbalancingproblemforsingle-phasethree-levelrectifier,acontrolmethodofneutralpositionwithvoltagepre-feedisdiscussed.Thesimu

5、lationresultunderMatlabenvironmentshowsthattheimprovedtransientcurrentmethodfeaturesgooddynamicandstaticperformance.Thecontrolmethodofneutralpositionwithvoltagepre-feedcouldbalanceeasilyandefficientlytheDClinkcapacitanceandvoltage.Keywords:PWMrectifier;three-level;c

6、ontrolstrategy;neutralpointvoltagecontrol平变流器；输入侧电流波形即使在开关频率较低时也0引言能保持一定的正弦度等等。电压型PWM整流器一直是交流传动控制系统中本文主要以单相三电平NPC型PWM整流器为研究一个不可缺少的环节，目前国内交流传动电力机车普对象，从分析其主电路拓扑结构出发，介绍单相三电平遍采用两电平拓扑结构的PWM整流器。自2007年4月整流器的几种常用控制策略。解决三电平NPC型整流18日铁路第六次提速以来，采用三电平拓扑结构的器中点平衡问题时，在分析中点电位滞环控制法原理

7、“和谐号”交流传动高速动车组已在我国铁路旅客运输之后，引入一种电压前馈的直流侧电容电压平衡方法。中发挥重要作用。“和谐号”动车组的整流器为三电平1单相三电平PWM整流器拓扑结构及工作原理NPC结构，与传统的两电平PWM整流器相比，它有众多优点：主管耐压降低一半；在相同开关频率及控制IGBT器件构成的单相三电平PWM整流器拓扑结方式下，其输出电压和电流中的谐波含量远小于两电构如图1（a）所示。8个IGBT器件构成两组对称的桥臂。C1和C2为直流侧支撑电容。两组桥臂各带2个钳位二极管，通过控制IGBT的通断，主电路可等效为图1（b

8、）收稿日期：2007-11-14；收修改稿日期：2008-01-11—34—第4期章志兵，刘志学：单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究所示电路，其中桥臂A、B等效为开关S、S。S和S都与U的正交，就可保证电网的基波功率因数等于1。以ABABNU给定值与反馈值之差作为电压调