三相Vienna整流器改进载波脉宽调制策略.docx
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2022-12-15
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1 引言
电能质量要求日益升高,其中作为重要指标之一的谐波含量标准也相应提
升。目前,抑制谐波主要是通过采用高功率因数的整流器来实现。三电平 PWM
整流器作为整流器发展的核心方向,相比传统两电平 PWM 整流器,交流侧电压
电平数增多,网侧电流谐波含量低
[1,2,3]
。三相 Vienna 整流器因其具有较低的输
入电流畸变率、开关器件电压应力小、可靠性高、效率高等优点而倍受重视
[4,5,6]
。
Vienna 整流器的谐波性能与其调制策略息息相关
[7]
。为此,一些学者对其
进行了相应研究
[8,9,10,11]
,文献[8,9]重点分析了 Vienna 整流器的空间矢量脉宽调
制(Space vector pulse width modulation, SVPWM)技术,提出三电平向两电平
等效转换的方法,虽直观、易于数字实现,但其与基于载波的脉宽调制(Carrier-
based pulse width modulation, CB-PWM)相比,过程繁琐、计算复杂;文献[10]提
出利用补偿电压分量注入法来实现对中点电位平衡的控制;文献[11]通过叠加零
序分量实现正弦脉宽调制(Sinusoidal pulse width moolulation, SPWM)和空间
矢量 SVPWM 调制的等效,降低了一定的计算复 杂度。
上述有关 Vienna 整流器调制策略的研究主要分为正弦脉宽调制(SPWM)、
基于载波的脉宽调制(CB-PWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)三类,这些调制
策略在实现时理论上均须满足 Vienna 整流器稳定运行的重要前提条件,即整流
器各相交流侧电压极性必须与对应相输入电流极性一致
[12,13]
。然而,现有文献大
多忽略交流侧电感上的压降,近似认为整流器输入电压与交流侧电压相同后,再
衡量重要前提条件。但在实际电路中,有时滤波器的压降较大不能忽略且硬件
电路的实际控制信号存在延迟,这些影响因素都将导致电流在过零点处违背电
压电流极性一致的前提,使输入电流产生畸变,引起谐波含量增高,整流器性能
降低。
目 前 , 国 内 外 已 有 相 关 文 献 对 变 换 器 的 过 零 点 畸 变 问 题 进 行 研 究
[14,15,16,17,18,19,20]
。文献[14]基于 SPWM 提出一种占空比前馈干预的方法,解决了三
相 四 线 制 Vienna 整 流 器 输 入 电 流 在 过 零 点 处 的 畸 变 问 题 ; 文 献 [15] 基 于
SVPWM 策略,提出通过优化输入电流过零点附近扇区内冗余矢量的分配来避
免 Vienna 整流器输入电流的过零点畸变;文献[16]针对带 LCL 滤波器的 Vienna
整流器,提出注入三个偏置电压的三层不连续 PWM 方法,消除不同功率因数和
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