双向变流器控制策略的研究

曹晖

（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013）

双向变流器可以实现能量的双向流动，可以应用在许多使用电机的场合，如电力机车。电力机车在运行中需要频繁的起动和制动。目前，电机的电气制动方式有能耗制动、反接制动和回馈制动。前两种制动方式均需在电枢回路中串入耗能电阻，使制动能量以热能形式散失，这样造成了电能的极大浪费。相比之下，回馈制动能将电机制动的再生能量回馈到电网，对节能有很大价值。双向变流器的应用使能量回馈成为可能。

为了减小对电网的谐波及无功污染，双向变流器的控制策略就显得尤为重要。根据控制环路中是否直接控制电感电流，变流器传统的控制方法可分为间接电流控制和直接电流控制［1-2］。直接电流控制又可分为峰值电流控制、滞环电流控制、平均电流控制和预测电流控制等，比较几种传统控制方法的优缺点［3-5］，本文选用了平均电流控制的双闭环PI控制。这种控制方法开关频率固定，谐波含量（THD）低。它不需要对被控系统建立非常准确的数学模型，由于引入了电流内环，系统稳定性得到加强，大大简化了电压外环的设计。

本文详细阐述了双环PI控制器的设计，并通过仿真和实验验证了控制策略的有效性和可行性。

1 主电路拓扑结构

双向变流器选用了电压型全桥PWM 变流器的结构［6］。电压型PWM变流器的结构特点是直流侧采用电容进行直流储能，直流侧呈低阻抗的电压源特性。……