【摘 要】
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随着现代工业飞速发展,各种仪器设备尤其是高精尖产品,对电能质量提出了更为严格的要求,不间断电源（UPS）由于能保证良好的供电质量和供电可靠性,得到越来越广泛的应用。整流器作为UPS的重要组成部分,其优良的性能是整个系统安全、可靠运行的必要前提,因此研究UPS前级整流器及其控制技术具有十分重要的意义。综合比较各种拓扑结构,采用LCL滤波器的三相四线制三电平升压（TL-Boost）型整流器功率密度较大
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随着现代工业飞速发展,各种仪器设备尤其是高精尖产品,对电能质量提出了更为严格的要求,不间断电源（UPS）由于能保证良好的供电质量和供电可靠性,得到越来越广泛的应用。整流器作为UPS的重要组成部分,其优良的性能是整个系统安全、可靠运行的必要前提,因此研究UPS前级整流器及其控制技术具有十分重要的意义。综合比较各种拓扑结构,采用LCL滤波器的三相四线制三电平升压（TL-Boost）型整流器功率密度较大,不用设置死区,功率器件所承担的电压应力较小,同时负载不平衡时可靠性较高,非常适合应用于UPS系统。本文首先将三相四线制TL-Boost型整流器等效化简,以单相拓扑为基础具体分析了其工作原理;接着考虑UPS系统中蓄电池的接入,将变换器侧电感的位置作了调整,改进后的拓扑不增加系统电感数量,更有利于提高功率密度。随后针对电感电流连续模式,在不同坐标系下建立拓扑的数学模型,进而得到系统的功率级传递函数,为控制环路补偿设计奠定基础;同时给出了LCL滤波器的建模过程,比较分析了本文应用LCL滤波器的优越性。然后详细分析了该拓扑在dq0坐标系下的双闭环和均压控制原理,并给出了各个环路控制参数的具体设计过程。由于LCL滤波器对网侧电流低频谐波的抑制效果不佳,本文详细分析了低频谐波的成因,并给出了相应谐波的计算公式。为了有效抑制网侧电流中含有的低频谐波,进一步降低网侧电流总谐波失真（THD）,提出在d轴和q轴采用1/6阶重复控制,在0轴采用1/3阶重复控制的策略,同时给出了分数阶重复控制参数的具体设计过程,指出分数阶重复控制比准分数阶重复控制谐波抑制效果更优。最后搭建了一台10k W的三相四线制TL-Boost型整流器实验平台,具体设计了系统的软件和硬件部分。实验结果表明,本文所提出的控制策略能有效抑制网侧电流低频谐波,并且负载越轻效果越明显。
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