三相三电平VIENNA整流器控制策略研究
发布时间：2021-04-04 03:06
电力电子整流设备在社会生产生活中得到了广泛应用。三相VIENNA整流器为单向整流三电平拓扑,每相桥臂最少只需一个功率开关、无桥臂死区问题且开关管承受的电压应力只有直流电压的一半,可靠性高、功率密度也较高,在中大功率直流场合得到了广泛应用。然而,VIENNA整流器控制过程中仍有待完善和改进之处。如传统滞环控制方式简单、鲁棒性好,但其无法消除三相间的耦合,VIENNA整流器中很少采用,其优势也无法发挥。基于SVPWM的矢量控制性能良好,但VIENNA整流器的三电平特性导致SVPWM实现过程繁琐。另外,VIENNA整流器的三电平特性决定了其具有直流侧中点电压不平衡问题,在采用控制方法调整中点电压平衡时会对三相电流产生影响,谐波增多、THD增加。同时,单位功率因数整流运行是VIENNA整流器的常态,而在电网电压畸变或受到干扰时三相电压与电流的同步控制会受到较大影响,电流畸变和过冲现象严重。因此,研究提高VIENNA整流器的控制性能、简化控制算法、提高转换效率及拓展应用范围等具有很大意义和价值。本文针对VIENNA整流器的控制策略,主要围绕电流控制策略、中点电压平衡控制及相位检测技术（实现三相电...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图I-1三相三电平VIENNA整流器拓扑结构
端开关和图ｌ－３（ａ）和（ｂ）相比，可减少点１－３通路和点１－４通路的电压应力。显然，??相对于单管四端开关，双管四端开关中有源功率开关变为两个，其控制及驱动过??程变得复杂，可靠性也降低。??？３?？３?Ｔ３?？３??１：＼?１＼?本?本??ａ?ａ?－＼Ｑ??卜１＾－Ｔ?—２?１°￣?ＪＴ２??１＼?ｌｉ?Ａ??（４?４?４?４??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图１－３双管四端开关组合??Ｆｉｇ．?１－３?ＦＳ?ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ?ａｃｔｉｖｅ?ｐｏｗｅｒ?ｓｗｉｔｃｈｅｓ??ＶＩＥＮＮＡ整流器中，采用不同方式实现四端开关时整个电路的基本控制原理??是一致的，具体采用哪种方式可根据具体应用场合确定。利用图ｌ－２（ａ）中单管四端??开关实现的三相三开关ＶＩＥＮＮＡ整流器拓扑结构如图１－４所示。??
电流通路都有两个或两个以上的功率器件，因此不会出现单个功率器件承受过大??电压应力的情况。综合分析，利用图ｌ－２（ａ）中单管四端开关实现的三相三开关??ＶＩＥＮＮＡ整流器拓扑特别适合于高压大功率的整流应用场合。本文主要针对图１－４??中所示的三相三开关ＶＩＥＮＮＡ整流器的控制策略展开研究。??１．３控制策略研究现状??国内外学者针对ＶＩＥＮＮＡ整流器的控制策略做了大量研究工作，也取得了很??多的研究成果［６－８，１５—３４，?４３＿６２，６９—７１】。作为三相三电平整流器，ＶＩＥＮＮＡ整流器常用的??控制系统整体框图如图１－５所示Ｍ。??ｊＪＸ?ｖｔ??＝番…ｊ????ｎｎｒ＞ｒ＾＼?＼?Ｃ２?［Ｊ?＿ｖｄｃ２??ｅｂｃ?＾ａｂ????＾??＇ｐｗｍＪｐｗｍ＾ｐｗｍ，??相位检测?厂ＰＷＭ驱动??（锁相）?：?￣￣ｆｇｃ???—？ｐ??Ｊ?丨??―制??中点电压?＿＿＾??平衡控制?＾??＾?ＳＶｒｉｒ????图１－５?ＶＩＥＮＮＡ整流器控制系统框图??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｎｔｒｏｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＶＩＥＮＮＡ?ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ??从图１－５可见，ＶＩＥＮＮＡ整流器的控制研宄内容主要包括四个方面：直流输出??电压控制、电流控制、中点电压平衡控制及三相电流和电压的同步控制。具体为：??１）研宄直流电压控制策略，提高直流电压稳定性及动态响应能力，同时为电流内??环提供参考电流指令；２）研究电流控制策略，提高电流控制质量及降低电流ＴＨＤ??等以满足不同应用场合的需求；３）研宄直流侧中点电压（Ｎｅｕｔｒａｌ?Ｐｏｉｎｔ?Ｖｏｌｔａｇｅ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制[J]. 肖梁乐,陈昌松,王涛,段善旭. 电源学报. 2017(05)
[2]一种具有低共模电压的三电平逆变器中点平衡算法[J]. 王付胜,欧阳秋,任康乐,张兴,王东毅. 太阳能学报. 2017(07)
[3]数据中心研究（4）:关键性能指标、电能使用效率PUE和EEUE[J]. 殷平. 暖通空调. 2017(04)
[4]基于中点电流的三电平NPC逆变器电容电压均衡控制分析[J]. 陈仲,许亚明,那显龙. 中国电机工程学报. 2016(19)
[5]高压直流通信电源中高频开关整流模块分析[J]. 陈宏亮. 中国新通信. 2016(15)
[6]有源电力滤波器滞环空间矢量控制新方法[J]. 王维,李岚. 中北大学学报(自然科学版). 2015(06)
[7]基于EL模型的VIENNA整流器无源混合控制[J]. 翟丹丹,王久和,厍冬瑾. 电气应用. 2015(12)
[8]空间矢量变环宽滞环电流控制方法[J]. 杨仁增,张光先,赵学良. 电网技术. 2015(03)
[9]高压直流通信电源中高频开关整流模块[J]. 陈新,王赟程,宋卫平,马广积. 电工技术学报. 2014(04)
[10]数据中心直流供电系统[J]. 尹忠东. 电气时代. 2014(04)
博士论文
[1]NPC三电平逆变器中点电压控制方法的研究[D]. 吕建国.南京理工大学 2016
[2]三相VIENNA整流器调制技术及非线性控制策略研究[D]. 马辉.华南理工大学 2016
[3]VIENNA整流器关键技术问题研究[D]. 陆翔.华南理工大学 2015
[4]电网受干扰时VIENNA整流器同步与控制方法的研究[D]. 刘森森.浙江大学 2012
[5]基于双调制波载波PWM策略的中点电位平衡问题研究[D]. 田凯.哈尔滨工业大学 2010
[6]航空应用三相高功率因数整流器研究[D]. 毛鹏.南京航空航天大学 2010
[7]高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D]. 张东升.哈尔滨工业大学 2009
[8]高功率因数可逆PWM变换器及其数字控制研究[D]. 方宇.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于VSVPWM的NPC型三电平逆变器中点平衡控制研究[D]. 闫玉莹.沈阳工业大学 2017
[2]基于三电平变换器的高压直流电源研究[D]. 张海松.燕山大学 2016
[3]6kW电动汽车充电桩三相整流模块研究与设计[D]. 齐如军.华南理工大学 2016
[4]基于空间电压矢量的有源滤波器滞环电流控制定频技术研究[D]. 陈浩平.华南理工大学 2016
[5]纯电动汽车双枪充电桩的研究与设计[D]. 董雪梅.浙江工业大学 2015
[6]应用于电动汽车充电机的高功率密度三相VIENNA整流器研究[D]. 赵齐齐.扬州大学 2015
[7]用于电动汽车充电的三相VIENNA整流技术的研究[D]. 马飞.哈尔滨工业大学 2014
[8]智能电网中大规模电动汽车充电的调度与优化策略[D]. 王歆鑫.东北大学 2014
[9]V2G充电站与电网协调策略及通信研究[D]. 陈奇芳.湘潭大学 2013
[10]基于矢量控制的三相电压型三电平PWM整流器研究[D]. 杨磊.北京交通大学 2012
本文编号：3117615
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图I-1三相三电平VIENNA整流器拓扑结构
端开关和图ｌ－３（ａ）和（ｂ）相比，可减少点１－３通路和点１－４通路的电压应力。显然，??相对于单管四端开关，双管四端开关中有源功率开关变为两个，其控制及驱动过??程变得复杂，可靠性也降低。??？３?？３?Ｔ３?？３??１：＼?１＼?本?本??ａ?ａ?－＼Ｑ??卜１＾－Ｔ?—２?１°￣?ＪＴ２??１＼?ｌｉ?Ａ??（４?４?４?４??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??图１－３双管四端开关组合??Ｆｉｇ．?１－３?ＦＳ?ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ?ａｃｔｉｖｅ?ｐｏｗｅｒ?ｓｗｉｔｃｈｅｓ??ＶＩＥＮＮＡ整流器中，采用不同方式实现四端开关时整个电路的基本控制原理??是一致的，具体采用哪种方式可根据具体应用场合确定。利用图ｌ－２（ａ）中单管四端??开关实现的三相三开关ＶＩＥＮＮＡ整流器拓扑结构如图１－４所示。??
电流通路都有两个或两个以上的功率器件，因此不会出现单个功率器件承受过大??电压应力的情况。综合分析，利用图ｌ－２（ａ）中单管四端开关实现的三相三开关??ＶＩＥＮＮＡ整流器拓扑特别适合于高压大功率的整流应用场合。本文主要针对图１－４??中所示的三相三开关ＶＩＥＮＮＡ整流器的控制策略展开研究。??１．３控制策略研究现状??国内外学者针对ＶＩＥＮＮＡ整流器的控制策略做了大量研究工作，也取得了很??多的研究成果［６－８，１５—３４，?４３＿６２，６９—７１】。作为三相三电平整流器，ＶＩＥＮＮＡ整流器常用的??控制系统整体框图如图１－５所示Ｍ。??ｊＪＸ?ｖｔ??＝番…ｊ????ｎｎｒ＞ｒ＾＼?＼?Ｃ２?［Ｊ?＿ｖｄｃ２??ｅｂｃ?＾ａｂ????＾??＇ｐｗｍＪｐｗｍ＾ｐｗｍ，??相位检测?厂ＰＷＭ驱动??（锁相）?：?￣￣ｆｇｃ???—？ｐ??Ｊ?丨??―制??中点电压?＿＿＾??平衡控制?＾??＾?ＳＶｒｉｒ????图１－５?ＶＩＥＮＮＡ整流器控制系统框图??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｏｎｔｒｏｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＶＩＥＮＮＡ?ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ??从图１－５可见，ＶＩＥＮＮＡ整流器的控制研宄内容主要包括四个方面：直流输出??电压控制、电流控制、中点电压平衡控制及三相电流和电压的同步控制。具体为：??１）研宄直流电压控制策略，提高直流电压稳定性及动态响应能力，同时为电流内??环提供参考电流指令；２）研究电流控制策略，提高电流控制质量及降低电流ＴＨＤ??等以满足不同应用场合的需求；３）研宄直流侧中点电压（Ｎｅｕｔｒａｌ?Ｐｏｉｎｔ?Ｖｏｌｔａｇｅ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制[J]. 肖梁乐,陈昌松,王涛,段善旭. 电源学报. 2017(05)
[2]一种具有低共模电压的三电平逆变器中点平衡算法[J]. 王付胜,欧阳秋,任康乐,张兴,王东毅. 太阳能学报. 2017(07)
[3]数据中心研究（4）:关键性能指标、电能使用效率PUE和EEUE[J]. 殷平. 暖通空调. 2017(04)
[4]基于中点电流的三电平NPC逆变器电容电压均衡控制分析[J]. 陈仲,许亚明,那显龙. 中国电机工程学报. 2016(19)
[5]高压直流通信电源中高频开关整流模块分析[J]. 陈宏亮. 中国新通信. 2016(15)
[6]有源电力滤波器滞环空间矢量控制新方法[J]. 王维,李岚. 中北大学学报(自然科学版). 2015(06)
[7]基于EL模型的VIENNA整流器无源混合控制[J]. 翟丹丹,王久和,厍冬瑾. 电气应用. 2015(12)
[8]空间矢量变环宽滞环电流控制方法[J]. 杨仁增,张光先,赵学良. 电网技术. 2015(03)
[9]高压直流通信电源中高频开关整流模块[J]. 陈新,王赟程,宋卫平,马广积. 电工技术学报. 2014(04)
[10]数据中心直流供电系统[J]. 尹忠东. 电气时代. 2014(04)
博士论文
[1]NPC三电平逆变器中点电压控制方法的研究[D]. 吕建国.南京理工大学 2016
[2]三相VIENNA整流器调制技术及非线性控制策略研究[D]. 马辉.华南理工大学 2016
[3]VIENNA整流器关键技术问题研究[D]. 陆翔.华南理工大学 2015
[4]电网受干扰时VIENNA整流器同步与控制方法的研究[D]. 刘森森.浙江大学 2012
[5]基于双调制波载波PWM策略的中点电位平衡问题研究[D]. 田凯.哈尔滨工业大学 2010
[6]航空应用三相高功率因数整流器研究[D]. 毛鹏.南京航空航天大学 2010
[7]高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D]. 张东升.哈尔滨工业大学 2009
[8]高功率因数可逆PWM变换器及其数字控制研究[D]. 方宇.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]基于VSVPWM的NPC型三电平逆变器中点平衡控制研究[D]. 闫玉莹.沈阳工业大学 2017
[2]基于三电平变换器的高压直流电源研究[D]. 张海松.燕山大学 2016
[3]6kW电动汽车充电桩三相整流模块研究与设计[D]. 齐如军.华南理工大学 2016
[4]基于空间电压矢量的有源滤波器滞环电流控制定频技术研究[D]. 陈浩平.华南理工大学 2016
[5]纯电动汽车双枪充电桩的研究与设计[D]. 董雪梅.浙江工业大学 2015
[6]应用于电动汽车充电机的高功率密度三相VIENNA整流器研究[D]. 赵齐齐.扬州大学 2015
[7]用于电动汽车充电的三相VIENNA整流技术的研究[D]. 马飞.哈尔滨工业大学 2014
[8]智能电网中大规模电动汽车充电的调度与优化策略[D]. 王歆鑫.东北大学 2014
[9]V2G充电站与电网协调策略及通信研究[D]. 陈奇芳.湘潭大学 2013
[10]基于矢量控制的三相电压型三电平PWM整流器研究[D]. 杨磊.北京交通大学 2012
本文编号：3117615
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