三相隔离型AC/DC双向变换器控制系统的研究

作     者：贾志浩 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘丛伟;朱春毅

授予年度：2024年

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

主      题：AC/DC双向变换器 调制策略 电流有效值 移相调制 

摘      要：隔离型AC/DC双向变换器,作为一种新型的两级变换结构的交直流变换器,这种变换器主要具有能双向传递能量、传输效率高、实现电气隔离、无需储能元件等诸多优点。但是该型变换器电路拓扑受限于结构复杂且前后级电路存在耦合。为了能够使该型变换器能更好地为新型电力系统服务,国内外研究学者的研究重点包括调制策略、控制策略、软硬件实现等。当前常用的单移相调制策略使得变压器电流幅值变化大、变换器内部环流等问题进而造成网侧电流畸变、降低了变换器系统的工作效率,因此为降低对网侧电流的影响、提高系统安全可靠性、降低变换器内部环流和提升系统效率,本文提出一种基于移相调制的变换器内部环流最小化控制策略。 首先本文对三相隔离型AC/DC双向变换器的电路结构详细分析,具体包括深度分析了变换器前级3-1矩阵变换器、后级H桥变换器各桥臂中的电力电子开关通断状态以及组合方式,在此基础上对其运行工作原理进行分析,同时选择和介绍换流策略。 在本文章中对两种移相调制策略结合电流直接控制策略进行了研究,分别是PI控制和模型预测控制进行了仿真建模以及实验验证。由于传统单移相调制方法存在变换器内部环流等影响变换器性能的问题。本文根据等效变换器推导出一种以消去变换器内部环流为约束条件的移相调制策略,成功减小电感电流有效值、降低变换器损耗,提高了交直流变换系统效率和稳态运行性能。 为验证所提的调制策略与电流直接控制的组合控制策略能实现理论目标,利用MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型进行了仿真比较验证。最后,搭建实验实物平台并对两种调制模式下的定调制系数PI控制和模型预测控制进行验证比较,证明所提出调制策略的优势。