4象限H桥功率单元PWM整流器的比例－积分－谐振控制

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（1.北京交通大学 电气工程学院，北京 100044；2.清华大学 电机工程与应用电子技术系，北京 100084）

1 引言

H桥级联型多电平变换器具有模块化的结构，易于制造，且控制方式简单，无直流母线电容均压问题，因此在中压大容量电机调速领域获得了广泛应用［1－2］。

在一些工业应用领域，电机需要频繁的启动制动。在这种情况下，将电机制动的能量回馈至电网，对于实现节能环保有重要意义。如果H桥级联型变换器每个功率单元都使用PWM整流器，实现能量双向流动，整个H桥级联型变换器就能够实现4象限运行［3－4］。

使用PWM整流器可以控制直流母线电压，因此直流母线电容容量通常比使用二极管不控整流的变换器的电容小很多。每个功率单元都减少直流母线电容容量，使得整个H桥级联型多电平变换器节省大量电容器，这对于降低变换器成本、提高可靠性很有意义。对于每个功率单元而言，H桥逆变器的输出功率包含了2倍于输出电压频率的分量，但是通常的PWM整流器控制策略主要针对直流分量［5－6］，这些2倍输出电压频率的功率会引起直流母线电压波动。为了抑制直流母线电压波动，文献［3］根据功率单元输入输出功率的平衡关系，为PWM整流器增加了负载功率前馈作为电流环的设定值，以期减小母线电容容量，但是由于使用PI调节器的电流环带宽有限，电流并不能很好地跟踪设定值，致使母线电压波动仍然较大。另外，负载功率前馈方法需要将H桥逆变器交流侧的占空比、瞬时电流等信息传送给PWM整流器，系统设计较为复杂。……