一种新型双端口三电平变换器

作     者：王贵峰 袁昕 姜云辉 王建飞 林志芳 WANG Guifeng;YUAN Xin;JIANG Yunhui;WANG Jianfei;LIN Zhifang

作者机构：江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏徐州221116 

出 版 物：《电力工程技术》 (Electric Power Engineering Technology)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      面：217-225页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12205122) 

主　　题：变换器 双端口 载波层叠脉宽调制 直流偏移 调制度 电能质量 

摘      要：针对传统背靠背三电平变换器成本高、体积大、结构复杂等问题,文中提出一种新型双端口三电平变换器拓扑,通过器件复用方式减少开关器件数量,优化系统结构。首先,详细分析所提新型拓扑的工作原理,给出单相桥臂的6种有效开关状态、电流流通路径及对应双端口输出电平,并对各开关器件的电压应力进行分析。其次,研究并设计一种适用于该新型拓扑的载波层叠脉宽调制策略,加入直流偏移量以避免调制波重合产生的影响。然后,进一步分析该策略在同频与异频工作模式下的调制度范围、相角差约束等关键问题,给出各工作模式下直流偏移量选取原则及两端口调制度约束范围。最后,基于DSP-FPGA-Typhoon HIL 402实验平台对不同工作模式进行验证。实验结果表明,在实现所提新型拓扑双端口电压电流稳定输出的前提下,加入直流偏移量的载波层叠脉宽调制策略使得变换器输出的电能质量良好,谐波含量低。