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电压型整流器并联的研究

魏力  
【摘要】:整流器模块并联技术已经成为目前电力电子应用领域的研究热点。成功实现并联的系统具有大的功率输出、高的冗余性和高的可靠性,在动力电池的集中充电技术、实现电动汽车和电网互动(V2G)、大功率不间断电源和直流微网等方面都有广泛的应用。整流器并联增加了系统的功率输出,但是也带来了环流问题、能量损耗大和传感器数量大大增加等等问题。环流的出现是因为存在环流回路和零序电压差,为了解决环流问题,学术界一般从均流技术角度和零序环流抑制角度来分析,本文详细的比较了各控制方法的优缺点。因为在实际应用和多模块的直接并联中给并联系统提出了更高的要求,PWM整流器需要具有更大的功率输出,更好的实现能量双向流动,输出电压的精准可调和高功率因数等等优点。由此,本文展开了对电压型并联PWM整流器的研究。本文首先详细的分析了单相PWM整流器并联技术,运用的改进控制策略能够减少开关管的动作次数和减少并联系统的损耗。其次详细的分析了三相电压型PWM整流器,比较了基于电网电压定向的矢量控制策略和基于虚拟磁链定向的直接功率控制策略方法的优缺点。最后把基于空间矢量调制直接功率控制(direct power control with space vector modulation,DPC-SVM)的直接虚拟功率控制算法运用到了并联型整流器系统中,实现了基于统一电压调节器的改进SVPWM控制策略。通过构造出虚拟的电网磁链矢量作为定向矢量,达到取消交流侧电网电压传感器、降低并联系统硬件成本的目的;通过优化改进传统SVPWM控制模块来达到抑制环流的目的,进而减少系统的能量损耗。优化后的方法在环流控制方面能够达到与传统方法相同的性能,并且能够大大的减少传感器的数量,增加系统的鲁棒性。并在MATLAB/SIMIULINK中搭建了仿真模型,验证了控制策略的正确性。最后在理论分析和仿真验证的基础上,进行硬件设计和软件设计,尝试搭建三相电压型并联PWM整流器的实验平台。


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