不平衡电网下三相VIENNA整流器输入电流畸变抑制研究

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VIENNA整流器因其体积小、功率密度高、谐波含量低和高可靠性等优点被广泛应用于功率变换场合,然而VIENNA整流器存在的输入电流畸变的典型问题,严重影响整流器的工作性能。在实际应用中,由于电网故障、三相负荷不对称等因素造成电网不平衡,导致VIENNA整流器的输入电流畸变问题变得更加复杂。本文研究解决不平衡电网下VIENNA整流器输入电流畸变问题,分析了电流畸变的原因并提出相应的电流畸变抑制方法。本文建立了不平衡电网下VIENNA整流器的电压电流数学模型,通过对电网不平衡时整流器输入侧瞬时功率进行分析,推导出输入电流的给定计算表达式,在两相静止坐标系下,设计了基于准比例谐振控制器的VIENNA整流器控制系统。从VIENNA整流器的结构特点出发,分析不平衡电网条件下输入电流畸变的具体形成原因,并由三相输入电流与对应参考调制电压的相位关系确定出每相电流畸变区域,最后,提出一种可抑制VIENNA整流器输入电流畸变的载波箝位调制方法,该方法在载波脉冲宽度调制的基础上进行改进,通过在每相电流畸变区域内给三相调制波同时叠加补偿电压使其箝位到零,确保每相电流畸变区域下该相桥臂上的开关管始终处于导通状态,实现对输入电流畸变的抑制,优化了电流质量。为了分析电网不平衡时VIENNA整流器输入电流畸变问题以及验证本文中所提出方法的有效性,设计并搭建了实验样机以及相应的控制软件。实验结果表明不平衡电网下VIENNA整流器输入电流畸变问题理论分析的正确性,并且所提出的载波箝位调制方法能够有效减小电流畸变程度,改善输入电流波形质量。
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