基于三电平拓扑的电力电子变压器研究
来源： 作者： 发布时间：2015-04-13 10:00:25 浏览量：式中：U为中点电压偏差期望值。
除上式外，还需将ρ限制在±1以内。这里对该方法进行进一步改进，结合网侧电流方向来先判断小矢量的正负属性。
式中：t正为正小矢量的作用时间；t负为负小矢量作用时间；t1为该小矢量原作用时间。
利用此方法，根据中点电压偏差实时调整正负小矢量的作用时电感器标准间，达到更精确的中点电压控制，提高了系统稳定性。
3．2 中间隔离级控制
为抑制网侧电源波动及负载突变等对隔离级输出直流电压的影响，隔离级控制策略需实现隔离级输出电压可控及恒定。考虑到控制方案的简化，这里设计了一种电压单闭环PI调节方法。
在图1的隔离级框图中，定义VT1，VT4为超前管，VT2，VT3为滞后管，对开关管驱动信号采用移相控制的方法，VT1和VT4，VT2和VT3分别成180°互补导通，VT1，VT4分别超前VT2，VT3一个相位，称为移相角。在控制方案设计中通过调节移相角的大小即可控制输出电压的大小。因此将输出直流电压实际值Uo与设定值
之间的偏差通过PI调节器，其输出为移相角，作用到移相PWM控制器上得到4个开关管的控制脉冲，从而实现对输出电压的调节。图3为隔离级的控制原理。
3．3 输出级控制
输出级控制需要实现输出恒压恒频的低压三相交流电，当网侧电源波动或者负载投切时保持输出电压恒定。通常配电系统的负载为无共模电感器源性质，因此采用在d，q坐标系下基于瞬时值反馈的定交流电压控制，图4为输出级控制原理图。将三相负载电压的d，q分量分别与各自参考值比较后的偏差量经各自PI调节器，得到指令空间电压矢量Ud，Uq，最后经过SVPWM得到开关管的驱动脉冲。d轴电压参考值为负载相电压幅值，q轴电压参考值取为0。这种控制方案可从理论上保证输出电压稳态无差，且能有效抑制负载及系统扰动。
4 仿真研究
为验证该三电平PET电路的合理性和控制策略的有效性，针对10 kV／380 V配电系统环境下PET的稳态运行及输入电压波动、频率闪变、含有谐波、负载投切等特殊情况进行了仿真研究，采用PSCAD／EMTDC软件仿真。其参数如下：输入级，输入电感Lr=15 mH，输入电阻R=0．5 Ω，输出稳压电容Ci=4．8 mF；隔离级，Cs=10μF，Lk=50 μH，并联结电容C=10 nF，输出滤波电感Lg=0．2 mH；输出级，滤波电感Lv=0．3 mH，滤波电容Cv=300 μF。输入级、隔离级、输出级及高频变压器工作频率均为5 kHz，高频变压器变比8．6 kV：1．5 kV。
4．1 稳态运行
图5为三电平PET稳态运行时的仿真波形。它在保证输出级输出电压恒定的同时，使输入电流及输出电压均为正弦波，且实现了网侧单位功模压电感率因数控制。由图5c可见，在VT1承受电压降为零时对其进行了开通与关断，实现了零电压开关。经快速傅里叶变换分析，其单相输入电流总谐波畸变率约为1．04％，单相输出电压THD≈0．93％。
4．2 输入电压波动±20％
图6为输入电压波动时的仿真波形。在0．505 s处，初级10 kV系统输入电压出现20％的电压上升，持续2个周期后恢复正常，在0．565 s处输入电压又出现20％的电压跌落，持续2个周期后恢复正常。从仿真结果可见，输出电压几乎不受影响，有效抑制了输入电压的波动。
4．3 输入电压发生频率闪变
图7为输入电压发生频率闪变时的仿真波形。在0．505 s处，输入电压出现10 Hz的频率跌落，持续2个大电流电感周期后恢复正常，在0．565 s处输入电压又出现10 Hz的频率上升，持续2个周期后恢复正常。由仿真结果可见，输出电压几乎不受影响，能够有效抑制输入电压频率的闪变。
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