基于dSPACE的三电平逆变器研究

随着能源危机的日益严重,电力电子技术在智能电网、新能源发电和轨道交通等领域的应用越来越广泛。而三电平变换器在高压大功率应用场合也受到越来越多的关注。本文基于dSPACE半实物仿真系统,着重研究二极管钳位型三电平逆变器的控制技术和其在高阻抗电网条件下的并网问题。 本文首先分析三电平逆变器的工作原理,建立其数学模型并设计相应的控制器,然后介绍了三电平空间矢量的两种调制方式。本文详细分析了中点平衡问题和中点电压波动的原因。针对常用的中点电压滞环控制方法,分析了理想情况下控制参数与中点电压波动之间的关系。通过比较不同参数下中点电压的大小以及其中点平衡控制能力来得到较为合适的参数。然后建立中点电压的数学模型,阐述主动控制的控制效果会受逆变器工况影响的原因并通过引入小矢量对中点电流的作用的倒数来解决这一问题。在中点电压控制器中采用谐振控制器以及加入中矢量对中点电流的作用作为前馈以消除中点电压中的三倍频分量。实验验证了以上分析和主动控制器设计方法的有效性。 本文还分析了高阻抗电网对并网逆变器检测点电压的影响。针对检测点电压过零点畸变问题,采用电容电压高频分量补偿的方法抑制LCL谐振并用重复控制来消除死区的影响。最后实验验证了上述措施的有效性。