基于桥臂内移相控制的三电平移相全桥变换器共模电压抑制策略.pdf

本文深入探讨了三电平移相全桥变换器在舰船综合电力系统中的应用，并针对该变换器变压器原边共模电压抑制问题提出了一种桥臂内移相控制策略。舰船综合电力系统（IPS）是将发电、日常用电、武器设备用电和推进供电等综合为一体的系统。相较于传统舰船的机械式推进系统，IPS在振动共模抑制和能量管理方面具有显著优势。IPS中的直流区域配电系统扮演着至关重要的角色，它主要包括DC/DC变流器、DC/AC逆变器、DC/AC变频器等，而DC/DC变流器是连接4000V中压直流电网与日常负载的关键环节。 三电平移相全桥变换器（TL-PSFB）由于其具有输入电压等级高、输出纹波电流小、输入输出电气隔离等优势，被广泛应用于舰船综合电力系统。然而，在其工作过程中会产生严重的共模电压，通常需要通过EMI滤波器来抑制共模电压，以满足EMI标准要求。电力电子装置在开关状态切换过程中通常会产生共模电压，这在三电平变换器中尤为显著。 为了解决这一问题，本文提出了一种桥臂内移相控制的共模电压抑制策略。文章分析了传统移相控制策略的工作原理，并分析了共模电压的产生原因。在此基础上，提出了新的桥臂内移相控制策略，并阐述了其工作原理。通过Matlab仿真验证了所提出的抑制策略的有效性。仿真结果显示，所提出的桥臂内移相控制策略能够有效消除变压器原边的共模电压。 关键词中提到的三电平移相全桥变换器（TL-PSFB）、共模电压和桥臂内移相控制策略是本文的研究核心。三电平移相全桥变换器由于其独特的结构，使得它在电力电子变换器中占据重要地位。共模电压是指在电力电子变换器中，由于开关器件的快速切换，变压器或电容等元件在不同地之间产生的一种电压。这种电压并不参与有效能量的传输，但能产生电磁干扰，对系统的稳定性和安全性构成威胁，因而其抑制十分关键。本文提出的桥臂内移相控制策略是通过改变变换器桥臂内开关器件的相位关系来降低或消除共模电压的方法。 文章的研究背景部分也提及了中压直流电网在舰船综合电力系统中的作用和重要性。由于舰船空间受限，对电力系统的效率和可靠性要求极高，因此对电力电子设备的要求也尤为苛刻。传统的舰船电力系统多采用机械式推进和供电，而IPS的出现，不仅提升了系统的效率，还增加了电力系统的灵活性和可靠性。 此外，文章中还提到了一些目前解决共模电压问题的常用方法，包括使用EMI滤波器等。在这些方法的基础上，本文提出了一种新的抑制策略，即桥臂内移相控制策略，目的是找到一种更加经济高效、适合三电平移相全桥变换器的共模电压抑制方法。这种策略的核心在于不改变现有的硬件结构，而是通过软件控制，优化开关器件的触发顺序和时间，从而达到抑制共模电压的目的。 本文提出的桥臂内移相控制策略在理论上和实践上都具有重要价值。通过仿真验证了该策略在实际应用中的有效性，为三电平移相全桥变换器共模电压抑制提供了新的思路和方法，对电力电子技术在舰船综合电力系统中的应用具有重要的推动作用。