基于滞环空间矢量控制的三电平三开关整流器研究

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三电平三开关整流器(VIENNA整流器)是一种优秀的三相PWM整流器拓扑,其具有功率因数高,所需开关器件少,功率管承受的电压应力小,不需设置死区时间,无桥臂直通问题等优点,特别适合应用于三相大功率场合中。滞环电流控制和空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)控制是VIENNA整流器常用的控制方法,但是滞环电流控制有开关频率不固定、谐波含量大的问题,SVPWM控制有计算量大、控制过程复杂的问题。针对上述两种控制策略的问题,将滞环电流控制和SVPWM控制相结合的滞环空间矢量控制应用于VIENNA整流器。经分析发现传统的滞环空间矢量控制在实现过程中,误差电流矢量不能由三电平转化到两电平电流矢量平面内,不能判断出误差电流所处的位置,就不适合应用于VIENNA整流器,因此提出一种新的滞环空间矢量控制方法,使之适用于VIENNA整流器。具体控制策略为:设小于滞环宽度的电流容许误差,当误差电流大于滞环宽度时,采用滞环电流控制;当误差电流大于电流容许误差小于滞环宽度时,采用SVPWM控制方法;当误差电流小于容许电流误差时,保持开关状态不变。新的滞环空间矢量控制具有动态响应快、功率因数高、THD小、中点电压平衡性好的特点。在MATLAB/Simulink软件的仿真平台上搭建了基于VIENNA整流器的滞环电流控制、SVPWM控制、滞环空间矢量控制的三种仿真模型,并进行了相应的仿真分析。仿真结果表明滞环空间矢量控制在保持了滞环电流控制和SVPWM控制各自优势的基础上,在中点电压平衡、谐波含量、响应时间和输出电压过冲等方面获得了更好的性能。
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