三電平PWM整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的研究

在三電平PWM整流器數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，通過電流電壓的雙閉環(huán)控制，達(dá)到了有功無功解耦控制的效果，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)。針對(duì)三電平變換器中直流母線電容電壓平衡問題，給出了解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制方案的可行性，可有效保持直流母線電壓的穩(wěn)定，使其具有電流諧波含量低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

　　引言：

　　伴隨著各種諧波標(biāo)準(zhǔn)逐步被工業(yè)界采納，功率因數(shù)和諧波含量已成為設(shè)計(jì)電力電子設(shè)備時(shí)不得不考慮的因素。由傳統(tǒng)的不控整流和相控整流過渡到PWM整流已成為發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的整流方式相比，PWM整流采用PWM技術(shù)控制整流橋臂上各開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，使電路的輸入電流近似為正弦，且與輸入電壓同相位，因此具有功率因數(shù)高，輸出電壓紋波小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)。

　　在高壓大容量應(yīng)用領(lǐng)域，三電平PWM整流器擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。與更高電平整流器相比，其控制相對(duì)簡(jiǎn)單，硬件成本較低;與同電壓等級(jí)的兩電平PWM整流器相比，則具有主功率開關(guān)管承受電壓低，相同開關(guān)頻率下電流諧波小等優(yōu)點(diǎn)。

　　2 三電平PWM 整流器電路拓?fù)鋽?shù)學(xué)模型

　　三電平PWM整流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。對(duì)三相三電平二極管箝位式整流器而言，由于每相輸入相對(duì)于輸出中性點(diǎn)都有3 種可能的電平，這樣三相總共可以輸入33=27 個(gè)電平狀態(tài)，對(duì)應(yīng)空間矢量控制的27 個(gè)矢量狀態(tài)。相比兩電平的8 個(gè)空間矢量來說，增加了可選矢量的范圍，有利于提高控制性能。