三電平背靠背變換器的控制策略研究.pdf

1、二極管箝位型三電平背靠背變換器在諸如軋鋼、礦井提升、艦船推進、風力發(fā)電等中高壓大功率領域具有廣闊的應用前景和重要的研究價值。本文重點就三電平背靠背變換器中涉及到的中點電位平衡控制、死區(qū)和窄脈沖問題處理、低開關頻率的SHEPWM調制以及背靠背系統的協調控制幾個方面進行了深入的討論和研究。
　　針對三電平變換器固有的中點電位波動問題，在闡明中點電位、平均中點電流和零序電壓間關系的基礎上，指出可通過調整零序電壓來改變平均中點電流最終控制

2、中點電位。以此思路為指導，研究了三種中點電位平衡控制的方法。搜索尋優(yōu)法通過遍尋全部可選的零序電壓，計算和比較對應平均中點電流和需補償中點電流的大小，最終確定最優(yōu)的零序電壓注入。最優(yōu)零序電壓注入法得到了平均中點電流和零序電壓的直接表達式關系，通過插值的方法計算得到最優(yōu)的零序電壓。兩種方法均能有效抑制中點電位的不平衡，但仍然存在低頻電壓波動。為解決中點電位的低頻波動問題，研究了一種雙調制波的中點電位平衡控制方法。通過重構調制波，能夠直接控制

3、一個開關周期內平均中點電流始終為零，完全消除了中點電位的低頻波動，且對調制度和功率因數均不敏感。
　　針對中高壓大功率系統中嚴重的死區(qū)和窄脈沖問題，在深入分析三電平變換器死區(qū)效應的基礎上，介紹并比較了三種死區(qū)補償方法，得出了采用d-q坐標系的濾波電流反饋死區(qū)控制和基于γ～δ坐標系的零電流箝位矯正的死區(qū)補償方法能夠有效抑制零電流箝位問題，效果較好。研究并指出了傳統的窄脈沖補償方法或是存在補償時導致三相不平衡，或是會在補償某一相時在其

4、他相引入新的窄脈沖問題，提出了一種兼顧三電平中點電位平衡控制的窄脈沖處理方法。直接計算窄脈沖對調制波的限制，在完全避免窄脈沖的同時對中點電位平衡控制的影響也極小。
　　為應對大功率機車牽引傳動系統對變換器開關頻率的限制，在詳細介紹三電平SHEPWM調制技術基本原理、角度計算、曲線擬合和數字實現的基礎上，以三電平SHEPWM調制為核心，配合三電平的異步調制和同步調制，提出了一套具有較寬調速范圍的低開關頻率的混合三電平PWM調制策略。

5、深入分析了不同調制方式之間平滑切換的必要條件，保證了不同調制間的平滑過渡。
　　三電平背靠背變流系統整流和逆變側的協調控制是系統高性能運行的保證。本文從背靠背系統的功率協調控制和中點電位協調控制兩個方面進行了深入的研究。針對背靠背系統的功率協調控制，研究了兩種前饋控制方法。闡明了三電平變換器中點電位波動特性，指出在相同調制比下，功率因數越低，中點電位波動幅值越大，在相同的功率因數條件下，調制比越大，中點電位波動幅值越大。最終得到了