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三相四线制三电平变换器的中点平衡控制策略研究

2021-08-05蒋贝妮

电源学报 2021年4期

秦 建,刘 瑞,李 哲,蒋贝妮

(国网台州供电公司,台州 318000)

随着配网技术的迅猛发展,多表位同时检测计量的功率大大增加,从而对供电电源可靠性以及系统效率等提出更高要求[1]。三相四线制三电平变换器因其开关应力小、损耗和电磁干扰低、能独立控制零序电流而在高功率电源系统中受到国内外学者的关注[2]。然而三电平变换器存在直流母线中点不平衡的问题,母线中点偏移会造成开关管应力增大,影响系统的稳定性。目前已有较多文献对三相三线制三电平结构的中点平衡问题进行研究[3-5],对于三相四线制,由于零序分量的作用,其与三相三线制相比有本质的不同[6]。文献[7]对中点不平衡问题进行了初步研究;文献[8]在abc 坐标系下提出一种具有一定中点控制能力的调制算法;文献[9]针对滞环控制系统,以较大的开关损耗为代价实现中点平衡;文献[10]采用矢量状态扩展实现中点平衡,但未进行深入分析。针对上述问题,通过分析三相四制中点电位与并网电流的关系,提出一种简化的调制策略,无需复杂计算即可实现中点平衡,最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。

1 三相四线制三电平变换器中点电位分析

本文采用T 型三相四线制电容中分式三电平拓扑作为实验平台,其原理如图1 所示。其中,Udcu为上半母线电压,Udcd为下半母线电压,O 为电容中点,Sj1~Sj4(j=a,b,c)为功率管IGBT,L 为滤波电感,igj(j=a,b,c)为各相电流,ig0为零序电流,与三相三线制相比,三相四线制电路中增加了与电容中点连接的中性线,为零序电流提供流通路径。……

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