不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器分序控制

发布时间：2021-06-25 07:42

　　为了改善并联系统在不平衡工况下出现的输出电压不平衡、功率不均分的问题,提出了一种针对三相四桥臂逆变器的分序控制方法;同时,为了削弱三相四桥臂这种带中线的系统固有的共模电压干扰问题,采用了高频链矩阵式三相四桥臂的拓扑结构。由于系统中的零序分量全部流经第四桥臂,故可将第四桥臂与前三桥臂分开进行独立控制;为了实现并联系统各逆变器的容量匹配,提出在前三桥臂上采用两相静止坐标系下无耦合的虚拟阻抗相匹配的下垂控制,而第四桥臂采用独立虚拟电阻控制的方案。与传统方案相比,该方案优化了虚拟阻抗设计结构的同时解除了各坐标轴间的耦合,方便了闭环控制器的设计,同时还能在一定程度上滤除电流噪声,提高输出电压质量。最终可在实现不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡的同时按容量分配负载消耗的功率。仿真和实验验证了该方法的可行性和正确性。 

【文章来源】：电工技术学报. 2019,34(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器拓扑

对于普通三相四桥臂电路，其开关周期内经PWM调制产生的共模电压如图2所示。图2中直流侧输入电压为Vdc，则桥臂中点的高频跳变电压的变换范围是-Vdc/2～Vdc/2，故共模电压在±Vdc/2和±Vdc/4之间变换。由图2阴影部分可知，当调制处于零矢量状态时，共模电压较大，为直流电源电压的一半。

结合高频链矩阵式三相四桥臂逆变器拓扑的特点，本文采用解结耦一体化SPWM的调制方法，其特点是当后级矩阵式变换器处于正负组的“000”或“111”状态时，前级高频逆变器进入死区，如图3所示，高频变压器二次电压在±Vdc/2与0之间跳变；PWM的调制波采用锯齿波，可以观察出“000”和“111”状态是交替连续出现的，两者作用时间之和近似恒定且刚好与前级高频逆变器的死区作用时间重合，消除了共模电压的±Vdc/2状态，减小了共模电压，提高了高频链矩阵式三相四桥臂逆变器输出电压的波形质量。为验证上述分析结果的正确性，分别建立了普通三相四桥臂逆变器及高频链矩阵式三相四桥臂逆变器的Simulink仿真模型，并分别测量了普通三相四桥臂逆变器经PWM调制下的共模电压波形及高频链矩阵式三相四桥臂逆变器经一体化调制下的共模电压波形，其仿真结果如图4所示。从仿真结果可以看出，基于一体化调制下的高频链矩阵式三相四桥臂逆变器输出共模电压明显减小，有利于系统的稳定及波形质量的提高。

【参考文献】：
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本文编号：3248812