新型双钳位三电平PWM整流器双平衡调制策略研究

石振刚，吴跃斌，孙冲，张林浩，武超飞，李涵

(1.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，石家庄 050021； 2. 国网河北省电力有限公司,石家庄 050021)

0 引 言

随着电力电子技术的发展，多电平技术在高压大功率系统、风力发电并网系统及直流配电网系统等领域得到了广泛研究，其中以二极管钳位型三电平变流器的应用较为广泛。然而，这种拓扑结构的大规模推广应用受制于直流母线电容电压不平衡及各桥臂内侧功率器件关断过电压的问题，为了从根源上解决上述问题，文章对一种双钳位三电平变流器拓扑结构进行研究，并以整流器为例对其进行分析。

二极管钳位三电平整流器拓扑结构最早出现在1993年[1-3]，直到2005年对其基本工作原理进行了简单分析[4-6]，2008年将其应用在变频调速系统中[7-9]。综合来看，研究均以逆变器为例进行研究，都未对整流器进行分析[10-13]；其次，对逆变器工作原理分析中，电流通路存在缺陷，对放电通路的分析缺乏依据；对直流侧上下母线电容及钳位电容电压平衡调制过程分析不足，给出的控制方法难以实现二者的平衡控制[14-17]。基于此，文章以该拓扑结构的整流器为研究对象，详细分析了其工作原理和双钳位工作机制，给出了电流路径变化图；根据电流路径不能突变的特点及64种空间矢量对中点电位影响特性分析，提出了双平衡的调制策略；推导出了其数学模型，给出了基于电网电压定向的双闭环控制方法。最后，通过仿真和实验进行了验证。……