H桥级联变流器直流侧电容电压控制策略仿真

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1、H桥级联变流器直流侧电容电压控制策略仿【摘要】直流电容电压的稳定是H桥级联变流器全可靠运行的关键。本文介绍了一种H桥直流电容电压的分层控制策略。在MATLAB/simulink中搭建了仿真模型，仿真结果说明该策略能使直流侧电容电压保持稳定，具有—定的工程应用价值【关键词】H桥级联；电容电压均衡控制；MATLAB/simulink仿真0引言随着国民经济增长，社会对电力的需求越来越大，电力电子器件被广泛应用于高压大功率场合，如静止同步补偿器(STATCOM).有源电力滤波器(APF)等衡控制，无需配置额外的硬

2、件电路。在MATLAB/simulink中建立仿真模型，验证各H桥存在参数差异时，在所设计的控制方案下，各H桥的直流侧电压能否保持稳定1H桥直流侧电压控制策略单相级联H桥变流器的主电路拓扑如图1所示，以3个单元级联为例。其中，us为电网电压，i为变流器电流第一层的控制原理框图如图2(a)所示，直流侧的电压给定值为u,实际电压为udc,udc与u两者的差值经过PI调节器后，再乘以电网电压US得到有功电流指令ipref,将其叠加到电流指令中就可实现对直流侧总电容电压的控制第二层的控制原理框图如图2(b)所示，

3、其主要思想就是在每个H桥的调制电压上叠加一个微调量调节H桥的有功功率。当直流电压高于平均电压时，微调量为正，向电网中释放有功，电容电压下降；反之，微调量为负，从电网中吸收有功来升高电压。3个IT桥直流电压分别为udcl、udc2、udc3,将平均值与直流电压的差值送入PI调节器后乘以变流器电流i,分别叠加到变流器的调制波vr上，得到2个H桥的均压指令分别为vrl,vr2o由于均压控制有功在II桥之间流动，所以总有功变化为零，因此最后一个H桥的均压指为-(vrl+vr2)1.2电容电压不平衡原因由文献［4］

4、知，开关损耗差异、并联型损耗差异是造成电容电压不平衡的主要原因；谐波、串联型损耗差异不影响电容电压平衡；电容器容量差异只会影响电压的动态过程，与稳态分配无关。因此，在仿真模型中，将H桥直流侧并联受控电流源以模拟开关损耗，电流源的大小与逆变器电流的有效值成正比；将H桥直流侧并联电阻以模拟并联型损耗2仿真结果在MATLAB/simulink中建立仿真模型，系统电压为220V,电抗器为ImH,变流器发出20A容性无功，H桥直流电容均为1000nF,指令电压为200Vo通过改变受控电流源电流和并联电阻的大小以模拟

5、3个H桥的参数差异假设各H桥初始电压均为200Vo当系统没有电容电压平衡控制的仿真波形如图3(a)所示，随后偏差逐渐增大，最终发散；在加入电容电压平衡控制后，直流侧电容电压的仿真波形如图3(b)所示，三个H桥的直流侧电容电压最后都稳定在200V,达到了预期的控制目标(a)没有电容电压平衡控制(b)有电容电压平衡控制3结论H桥级联变流器在电能质量治理领域具有广泛应用，如STATC0M和APF等。本文介绍了一种直流侧电容电压分层控制策略，实现方便；在各H桥参数存在明显差异时，该策略能够保持各H桥直流侧电容电压

6、恒定，具有较高的工程应用价值【参考文献】[1]魏文辉，滕乐天，刘文华，等•基于链式逆变器的大容量STATC0M的直流电压平衡控制[J]•电力系统自动化，2004,28(7)：4一9・[2]LEHNPW.Exactmodelingofthevoltagesourceconverter[J]・IEEETransonPowerDelivery,2002,17(1)：217-222.［3］杨晶•基于多电平技术的链式静止无功发生装置的研究［D］.南京：东南大学，2013.［4］耿俊成，刘文华，袁志昌.链式STATC

7、OM电容电压不平衡现象研究［J］・电力系统自动化,2003,27(16)：56-57.［责任编辑：田吉捷］