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三相电压源PWM变流器作为分布式系统中电源和负荷之间的关键接口,被越来越广泛的应用。然而,在实际运行中存在着不同类型的电网扰动和故障,给变流器的正常运行带来了巨大的挑战。电网不平衡就是这种异常情况之一,其会导致交流侧产生负序电流和直流侧产生较大的二倍频电压/电流脉动,从而严重的降低了系统的性能。到目前为止,并没有任何一种控制策略能够在不平衡电网工况下同时实现平衡正弦的并网电流和恒定的直流电压/电流。为了解决上述问题,本文提出了三种三相有源功率解耦型拓扑,其在不平衡工况下仍具有高性能。本文的主要内容有:(1)针对三相电网电压不平衡造成的问题,提出了三个三相功率解耦型变流器拓扑:四桥臂改进型变流器、三相Buck型差分式变流器和三相分裂电容式变流器,对这三种拓扑进行电路分析及功率流动分析,计算出拓扑完成功率解耦时解耦电容电压的幅值和相位。然后,提出了功率解耦型拓扑在三相电网不平衡工况下的控制策略:包括分析不平衡电网下的SRF-PLL和DSOGI-PLL、给出含有共享桥臂的电路的控制策略和解耦电路的控制策略。最后,提供了仿真结果证明了功率解耦型拓扑及其控制策略的有效性:即可在不平衡工况下同时实现平衡正弦的交流并网电流和恒定的直流电压/电流。(2)对三个三相功率解耦型拓扑的交流等效电路进行分析研究并计算了其最低直流电压和交流电流应力表达式。同时,介绍了七种电网故障造成的三相不平衡电网电压向量图及其表达式。之后,详细计算了三个功率解耦型拓扑在各种故障造成的不平衡电网工况下最恶劣情况下的直流电压和交流电流应力。从额外增加的器件数、直流电压和并网电流性能、各种不平衡类型下的拓扑的直流电压和交流电流应力、控制系统的代码的计算时间等方面对三个拓扑进行综合比较。最后,从多方面比较了最优拓扑(三相Buck型差分式变流器)与传统变流器,并对三相Buck型差分式变流器拓扑的附加功能及实际应用场景进行讨论及分析。(3)使用dSPACE和功率解耦型变流器搭建了半实物仿真平台,仿真和实验结果验证了提出的拓扑及其控制策略的有效性,同时证明了正文的理论分析的正确性。