单相电力电子变压器整流级新型直接功率控制策略

宋平岗 ,连加巍 ,陈 怡

(华东交通大学电气与自动化工程学院,江西南昌 330013)

1 引言

近年来,电力电子变压器(power electronics transformer,PET)作为一种将电力电子技术与高频变压技术结合的新型电能转换装置备受关注[1–3].在具备传统电力变压器的功能外还具有功率因数可控、谐波治理、无功补偿、能量双向流动等诸多优势[4].目前,电力电子变压器已应用于分布式新能源发电[5]、柔性交直流配电网[6]以及电力牵引[7–8]等诸多领域.因此,研究电力电子变压器具有重要意义.

目前,三级式PET较为成熟的拓扑结构有级联H桥型PET(cascaded H-bridge type PET,CHB-PET)[9]和模块化多电平型PET(modular multilevel converter type PET,MMC-PET)[10].其中,CHB型拓扑具有模块化程度高、扩展性好、易实现冗余设计等优点[4,23],是PET常用的结构.

CHBR型整流器作为电力电子变压器的前级系统,其工作性能关系到PET后级系统的安全稳定运行.其工作目标是保证电压电流单位功率因数运行以及直流侧电容电压的平衡控制.对于CHBR整流器,众多学者进行了相应的研究,各种控制策略相继被提出,大致可以分为两类:直接电流控制和直接功率控制[11].其中,直接电流控制又包括瞬态电流控制[12]、比例谐振(proportional resonant,PR)控制[13]、模型预测电流控制[14]、滞环电流控制[15]以及dq电流解耦双闭环控制[16]等控制方法.瞬态电流控制由于采用了比例P控制器,电流存在一定的稳态误差;比例谐振控制虽然能够很好的消除稳态误差,但控制性能受网侧电压频率影响较大;模型预测电流控制作为一种非线性控制策略,适用于多变量系统,但容易受外部……