新型混合级联多电平整流器的研究.pdf

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1、第50卷第4期电力电子技术Vo1．50，No．42016年4月PowerElectronicsApr．2016新型混合级联多电平整流器的研究王晓晗，王聪，王畅，程红(中国矿业大学(北京)，机电与信息工程学院，北京100083)摘要：针对级联无桥变换器不能实现单位功率因数运行且功率因数角会随着负载加重而变大的问题．提出了一种新型的基于无桥和全控H桥混合级联拓扑结构的整流器。阐述了该拓扑的基本工作原理，建立了直流稳态的数学模型，分析了拓扑的功率因数范围，计算了电路参数和负载比的取值范围，制定出带有均压环的双闭环控制策略．最

2、后通过实验验证了这一拓扑的可行性和正确性。实现了单位功率因数整流和级联模块均压的预期目的。关键词：整流器；多电平：混合级联中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)04—0009—04ResearchonNovelHybridCascadedMlllti．1evelRectifierWANGXiao—han，WANGCong，WANGChang，CHENGHong(ChinaUnwemofl~ning&Technology，Beijing100083，China)Abstract：To

3、solvetheproblemthatcascadedbridgelessconvertercannotrealizeunitpowerfactorworkingconditionandthepowerfactoranglesgetbiggertllheavierlead，anewhybridcascadedmulti—levelrectifierispresented，whichincludestwostages：thecascadedbridgelessconverterandthecascadedH-bridge

4、．Thebasicoperationalprinci·pleisstatedtoestablishthestablemathematicalmode1．Thedetailedanalysisofpowerfactorisshownandthecalcu-lationofcircuitparametersandtherangeofloadratioagiven．Thispaperbringsupthecontrolstrategyofdoubleclosed—loopwithbalancedvoltageloop．The

5、feasibilityandcorrectionhavebeenverifiedbyexperiment，andtheantici—paredaimsofrealizingrectifyunderunitpowerfactorandmaintainingthevoltagebalanceamongeachmodulehasbeenrealized．Keywords：rectifier；multi-level；hybridcascadedFundationProject：SupportedbyNationalNatura

6、lScienceFound~ionofChina(No．51077125)1引言2工作原理分析近年来。多电平功率变换器尤其是以级联H2．1基本工作原理桥型多电平变换器为代表的级联型拓扑在高电压混合级联整流器由m个无桥功率因数校正大功率变频调速、有源电力滤波、高压直流等领域(PFC)模块和n个全控H桥整流模块级联而成。已得到成功应用⋯。此处提出并研究了级联无桥以两模块级联，即一个无桥PFC拓扑和一个全控整流电路和级联全控H桥整流拓扑组成的混合H桥拓扑级联为例分析混合级联拓扑整流器的工级联式多电平整流电路【2】。该拓扑结合

7、了两者的作原理，并建立系统的稳态模型，拓扑结构见图优点。在分析拓扑基本工作原理的基础上，建立了1。图中，M。为交流电压源，为升压电感，G(i_-1，稳态数学模型。分析并计算了功率因数、负载不平2)为稳压电容。尺为直流侧负载。衡度、电感电容的取值范围，讨论了使用双闭环控制和均压环控制．电流内环调节电流，电压外环稳定电压和跟踪相位。均压环平衡各级联模块的输出电压。最后通过实验验证该拓扑和控制方法的可行性和理论分析的正确性。图1混合级联整流器Fig．1Hybridcascadedrectifier基金项目：国家自然科学基金(

8、51077125)定稿日期：2015一O8—28当V导通，V：不导通时，电流流过V。和V：作者简介：王晓~(1990-)，女，山东济南人，硕士研究生，研究的续流二极管VD：，入端电压=O，简记做0电方向为电力电子与电力传动、高压大功率电力电子变换器。平；当V。不导通时，电流流过二极管VD1，VD2，O第5O卷第4期电力电子技术V0