基于单周期控制的VIENNA整流器中点电压平衡技术研究

摘要

VIENNA整理器作为一个三电平中点箝位式的整流器，其具有所需开关器件少、功率因数高、开关管电压应力小、控制环节简单的特点，有很大的研究价值。中点电位不平衡问题作为中点箝位式整流器的固有问题，是研究VIENNA整流器的一项重要内容。
　　本文首先分析了VIENNA整流器的拓扑结构，介绍了新型六开关VIENNA整流器相比于传统三开关VIENNA整流器的特点与优势，并结合六开关VIENNA整流器的电路拓扑分析了其单相和三相整流工作原理，并进一步研究了VIENNA整流器在三相abc坐标系、两相αβ坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型。
　　其次，本文对单周期控制的基本理论以及单相APFC电路的单周期控制作了简单介绍。在单周期控制原理下，分析了三相VIENNA整流器的两种工作模式:三相独立工作模式和串联双boost解耦工作模式，并对两种模式下的控制过程进行了详细分析。本文对于六开关VIENNA整流器，每相两个开关管实行分开控制，较少了电路损耗。
　　再次，文章针对VIENNA整流器直流侧中点电压不平衡的问题，详细分析了出现中点电位波动的原因，提出在三相输入电流采样中注入三次谐波分量，并同时叠加零序电压分量的注入的控制策略，来有效抑制中点电位的交流和直流波动。文章中还通过公式的推导和计算，给出了三次谐波电流的最佳注入系数。
　　本文最后通过理论分析对主电路的关键元件进行了参数设计，并在matlab上对电路进行仿真，通过仿真验证，VIENNA整流器在三相独立工作模式和串联双boost解耦工作模式下都很好地实现功率因数校正，加入中点电压平衡控制措施后，电路中点电位交流波动得到明显抑制，直流波动得到消除，验证了本文理论的正确性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 三相APFC拓扑结构的发展和特点

1．3 VIENNA整流拓扑的研究现状

1．4 控制策略国内外研究现状

1．5 中点箝位整流器中点电位平衡国内外研究现状

1．6 本文主要工作及论文组织结构

第二章 VIENNA整流器工作原理及数学模型分析

2．1 VIENNA整流器拓扑结构及工作原理分析

2．1．1 单相整流过程工作原理

2．1．2 三相整流过程工作原理

2．2 VIENNA整流器数学模型

2．2．1 三相abc坐标系下数学模型

2．2．2 两 相αβ坐标系下数学模型

2．2．3 dq坐标系下数学模型

2．3 本章小结

第三章 VIENNA整流器单周期控制方法的原理及分析

3．1 单周期控制基本原理

3．2 单相APFC电路的单周期控制

3．3 三相ViENNA整流器的单周期控制

3．3．1 三相独立工作模式

3．3．2 串联双boost解耦工作模式

3．4 本章小结

第四章 输出直流侧电容中点电压平衡问题的研究

4．1 中点电压平衡问题出现的原因

4．2 中点电压平篌削的实现

4．2．1 三次谐波注入三相采样电流

4．2．2 改进零序分量注入三相采样电流

4．2．3 中点电压平衡控制总体设计

4．3 本章小结

第五章 主电路关键参数设计及系统仿真实现

5．1 主电路参数设计

5．1．1 输入电感设计

5．1．2 输出电容设计

5．1．3 功率器件选型设计

5．2 系统仿真

5．2．1 三相独立工作模式仿真

5．2．2 串联双boost解耦工作模式仿真

5．2．3 加入中点电压平衡控制的电路设计与仿真

5．3 仿真结果及分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

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