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带中点电位平衡的VIENNA 整流器反推控制研究

2021-10-10王君瑞贾思宁李学生

电源学报 2021年5期

王君瑞,贾思宁,向 上,王 闯,单 祥,李学生

(北方民族大学电气信息工程学院,银川 750021)

随着电动汽车产业的快速发展,近几年来国家相继出台若干举措,大力推广电动汽车充电桩的建设。电动汽车充电桩主要由前级AC-DC 整流电路和后级DC-DC 降压电路构成,但当前大多数研究主要集中在后级DC-DC 如何实现充电控制规律、如何加快充电速度等方面,对前级引起的谐波污染还需要进一步引起重视[1],因此,研究高功率因数、高电能质量的前级整流器刻不容缓。

VIENNA 整流器作为一种三电平整流器拓扑,其电路结构简单,开关数量少,没有桥臂直通问题,而且电流谐波小,电压应力小,器件损耗低,功率密度高,适合大功率电路使用[2]。在航空电源、电动汽车充电机、风力发电、不间断电源及有源电力滤波器等领域正在逐步替代传统整流器作用[3]。但是,VIENNA 整流器的中点电位波动增加了整流器电路中功率器件的电压应力,降低了器件寿命以及运行的可靠性[4]。因此,研究VIENNA 整流器中点电位波动的控制方法非常关键。针对三电平拓扑固有的中点电位波动问题,国内外学者也做了大量研究。现在主要有2 种解决途径:一种是硬件方法,设计专门的外部电路,依靠Buck、Boost 特性来实现对中点电压的平衡控制;另一种是从软件的角度出发,不同的控制策略对应不同的中点电压平衡方法。例如基于空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation),利用冗余的小矢量调节其作用时间[5];基于单周期控制,在三相输入电流中注入三次谐波分量,消除中点电位波动[6];……

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