T型三电平逆变器技术研究

随着能源危机和环境污染问题日益严重，包括光伏发电在内的新能源利用越来越受到人们重视。在可再生能源开发中，交直流混合微电网技术是重要发展方向；其中，双向AC/DC变换器作为交流母线和直流母线的传输媒介，其拓扑和控制技术亟待研究。在双向AC/DC变换器拓扑的选取上，T型三电平拓扑改进了传统NPC三电平拓扑器件过多、损耗分布不均等缺点。因此，本文基于T型三电平拓扑展开研究。 本文首先分析了单相T型三电平逆变器的工作原理和调制控制策略，搭建了损耗模型并研究了电路中各个器件的损耗分布，搭建了4kW的实验样机平台，给出了并网实验结果，包括并网稳态和动态波形、效率等。分析了三相T型三电平逆变器的工作原理，推导了其数学模型。通过去除产生大共模电压的开关矢量，得到一种低共模电压的SVPWM调制算法。在该算法基础上，采用了两种不同的小扇区划分方式，对比了逆变器运行时的共模电压和漏电流，得出了更有利于抑制漏电流的一种划分方式。推导了两台并联变换器的共模电压等效模型，指出了共模电压的脉动幅值和频率是影响漏电流大小的重要因素。采用载波移相180度的调制算法，可以抵消共模电压频谱中的开关频率次分量，使得漏电流得到有效抑制。同时，为了满足不同的工况需要，研究了并联逆变器系统的能量双向流动管理，分别采用逆变电压环和整流电压环判断控制，保证了功率流的一致性，并加入直流侧下垂控制实现了并联逆变器的均流。 最后，搭建了两台T型三相三电平逆变器并联实验样机，设计了系统的功率电路、驱动保护电路等，进行了三相逆变器并网的动态和稳态实验。对比了在分别采用两种不同小扇区划分方式条件下，逆变器并网运行时的共模电压和漏电流。进行了两台变换器并联的稳态实验，给出了整流运行和逆变运行状态下的波形。实验结果验证了理论分析及仿真结果的正确性。