级联型PWM整流器控制策略研究.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2010Vo1．40No．7电气传动2010年第4O卷第7期级联型PWM整流器控制策略研究陶兴华。，李永东，孙敏(1．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084；2．海军工程大学电气与信息工程学院，湖北武汉430033)摘要：提出了一种用于大容量调速系统的级联型PWM整流器新拓扑。与传统调速系统结构相比，该拓扑可以直接与电网连接，省去体积、重量极大的移相变压器，具有重要实际意义。根据该拓扑电路的电压电流关系，建立了数学模型，在此基础上，研究级联型PWM整流器的控制方法，并分析了电流、电压调节器的工作原理，提出直流母线电压平衡的控制策略。仿真结果验证控制方法的

2、有效性。关键词：级联型PWM整流器；控制策略；电压平衡中图分类号：TM461文献标识码：AStudyontheControlStrategyforCascadedH—BridgePWMRectifierTAOXing—hua，LIYong—dong，SUNMin(1．DepammentofElectricalEngineering，TsinghuaUniversity，Bering100084，China；2．CollegeofElectricalandInformationEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，Hubei，

3、China)Abstract：AnewcascadeH—BridgePWMrectifiertopologywaspresented．ComparedtothetraditionalH—Bridgeconvertertopologyinhighpowerelectricdrivesystems，thenewcascaderectifierallowstheelimina—tionofheavyandbulkytransformer，reducingtheCOSt．Themathematicalmodeloftherectifierwasestab—lishedandtheoperatin’g

4、principlewasdiscussed，basedonwhichthecontrolmethodsespeciallythevoltagebal—ancingstrategieswasproposed．Simulationresultsverifythevalidityofthemethod．Keywords：cascadePWMrectifier；controlstrategy；voltagebalance1引言2级联型PWM整流器控制算法目前，大容量高耐压的单模块IGBT已经可级联型PWM整流器，研究相对较少。它具以做到6500V，600A，但仍然不能满足一些高压有与级联型H桥逆变器

5、相同的拓扑结构(见图大容量变流器的要求。同时，多电平技术还可以1)，但输入输出端互换，H桥的输入端级联后接带来其它优点，如开关频率降低，电压波形正弦度入单相电网。该拓扑是级联型H桥逆变器的逆好，谐波损耗小等，使变流器性能得到优化。运用，但同样具有重大的现实意义。由于输入侧多电平拓扑包含3种基本类型电路：二极管为多级级联形式，可以直接接人高压电网，从而省钳位型，电容钳位型，H桥级联型。相比而言，前去了传统拓扑中的移相变压器，大大减少系统整两种需要直流母线电容均压来提供逆变器工作电机的体积、重量与成本；它可以通过控制减小网侧源，存在直流母线电容电压的平衡问题，增加了控电流的谐波，降低谐波损耗，并

6、在理论上可以实现制的难度。研究表明，在某些负载条件下，将出现电网输入的单位功率因数；同时能够4象限运行，母线电压无法控制的情况_2]。而级联型H桥逆系统能量双向流动。用于调速系统时，通过把制变器由于具有模块化结构，独立的工作电源，避免动能量回馈到电网，达到节能的效果。因此，级联了其它类型拓扑的母线电容电压平衡问题，使得型PWM整流尤其适合机车牵引、电力推进等场控制相对简单。经过多年的深入研究，其控制技合L3]。级联型PWM整流器虽然与级联型H桥术已经成熟，并形成了规模产品。拓扑相同，但在控制策略上有其特点，并不能照搬基金项目：国家重点实验室项目(SKLD08M03)作者简介：陶兴华(1972

7、一)，男，在读博士，讲师，Email：taoxh06@mails．tsinghua．edu．ca33电气传动2010年第40卷第7期陶兴华，等：级联型PWM整流器控制策略研究使用卜。因此，本文对级联型PWM整流器进将式(1)写成状态方程的形式，有行数学建模，并在此基础上研究控制策略；对该策=Ax+Bu+略进行仿真研究，验证方法的有效性，并分析其控式中：为状态变量矢量，=：=[工u出。Ud。。]；制特点，得到基