大功率电流源型变流器的控制及优化策略研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:jifeng11111
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电流源型变流器(CSC)具有拓扑结构简单、功率开关器件易于串联、输入/输出电流波形质量高,短路特性好,无需熔断器,并满足四象限运行等特点,目前已经广泛应用于中压大功率传动领域。本文从CSC的工业应用所暴露的问题出发,针对背靠背式CSC系统的调制/控制策略进行研究,重点研究了通过调制策略抑制CSC系统的共模电压与低次谐波的方法。论文的主要研究工作及创新点概括如下:在大功率中压传动应用背景下,探讨了功率开关器件及直流环节储能技术对中压大功率变流器发展的影响。介绍了当前大功率中压传动变流器的拓扑方案,并分析了各种方案的优缺点。研究了PWM-CSC在中压大功率领域的实际应用情况及当前存在的问题,重点对PWM-CSC的共模电压及低次谐波电流的现有抑制方法进行了综述和总结。针对PWM-CSC提出了一种新的基于三值逻辑的直接PWM载波调制方法。该方法通过构建两个或多个调制信号与单个载波(锯齿波或三角波)相比较,可直接获得具有三值逻辑特性的PWM信号,用于驱动CSC各开关器件。通过改变调制信号或载波波形可获得与三段法、五段法、七段法等不同开关顺序的空间矢量调制(SVM)相等效的调制结果。通过载波调制获得所需PWM信号,能更直观地反映CSC的调制方式,从而建立CSC的SVM调制与载波调制方式之间的内在联系。描述了CSI的共模电压形成机理。针对背靠背式PWM-CSC,建立了其共模电压的数学模型,并在常规SVM算法的基础上,提出了一种通过调整开关顺序降低共模电压峰值的方法。针对网侧CSR采用不同控制策略,分别在ma可调的功率因数闭环控制及固定ma为最大调制度的功率因数开环控制条件下,采用Matlab/Simulink进行了相关仿真研究,验证了该方法的有效性。研究了在低开关频率下同时抑制CSC的低次谐波电流并降低系统共模电压的方法,提出了在低开关频率下抑制或消除CSC低次谐波电流的三种不同调制方法。三种调制方法均采用两个相邻有效矢量合成参考矢量,可避免因使用零矢量而引起较高的共模电压峰值,通过优化参考矢量在复平面的运动轨迹,可抑制或消除CSC的某些指定的低次谐波电流。同时,该方法易于在SVM的基础上实现,方便在TPWM或SVM算法之间切换。通过实验验证了本文所提出的基于三值逻辑的直接PWM载波调制算法以及同时抑制CSC低次谐波电流并降低系统共模电压的三种不同调制方法的有效性。
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