一種三相橋式雙頻逆變器仿真的實現(xiàn)

隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展，對能源的需求量不斷增長，全球范圍內(nèi)的能源危機也日益突出，在近些年來，可再生能源引起了世界各國政府和能源專家的高度重視[1].目前，全世界很多國家都采取了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行的措施。風(fēng)力發(fā)電需要用整流器把風(fēng)力發(fā)電機輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流，再把直流逆變成交流。光伏發(fā)電也需要利用逆變器把直流轉(zhuǎn)換成交流再并入電網(wǎng)，并網(wǎng)逆變器是連接發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接口單元，也是研究熱點之一。其中研究新型拓撲與控制方法，使輸出電能質(zhì)量高而同時又提高效率便成為了研究重點[1-4].參考文獻[4-6]所研究的傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器主拓撲采用三相全橋逆變器，采用PWM控制技術(shù)使輸出電流波形接近正弦，但該逆變器的6個開關(guān)都工作在高頻，開關(guān)損耗大。為了減少開關(guān)損耗，參考文獻[7]采用軟開關(guān)技術(shù)，使逆變器工作在軟開關(guān)狀態(tài)，但這會使得逆變電路復(fù)雜化。參考文獻[8]采用多電平逆變技術(shù)改善輸出電壓質(zhì)量，減少了開關(guān)損耗，但這又增加了電路結(jié)構(gòu)和控制方式的復(fù)雜性，同時由于主電路開關(guān)元件數(shù)量成倍地增長，不僅增加了系統(tǒng)成本，而且降低了系統(tǒng)的可靠性?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/雙頻">雙頻變換的思想，本文研究了一種新型三相橋式雙頻逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)，并進行理論分析提出其控制策略。

1 雙頻逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及其控制策略

1.1 雙頻逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)及工作原理

三相橋式雙頻逆變器是在傳統(tǒng)三相橋式逆變電路的基礎(chǔ)上構(gòu)成的，如圖1所示。在該電路圖中，Sap~Scn屬于高頻逆變橋，工作在高頻狀態(tài)；Slap~Slcn、Lla~Llc屬于低頻逆變橋，且開關(guān)Slap~Slcn工作在低頻狀態(tài)。La、Ca、Lb、Cb、Lc、Cc構(gòu)成雙頻逆變電路的濾波器，Ra、Rb、Rc為系統(tǒng)負載。

以A相橋臂為例對三相橋式雙頻逆變器進行分析，設(shè)fH=NfL,即在低頻開關(guān)的1個周期內(nèi)包含著N個高頻開關(guān)狀態(tài)周期。1個開關(guān)周期的高頻開關(guān)和低頻開關(guān)的狀態(tài)如表1所示，每種狀態(tài)所對應(yīng)的導(dǎo)通電路如圖2所示。

同一橋臂上下開關(guān)互補導(dǎo)通。在狀態(tài)1中，高頻開關(guān)Sap導(dǎo)通，低頻開關(guān)Slap導(dǎo)通。在所構(gòu)成的回路中，電感電壓和電感電流有下列關(guān)系：