H桥级联变流器直流侧电容电压控制策略仿真

1、h桥级联变流器直流侧电容电压控制策略仿【摘要】直流电容电压的稳定是h桥级联变流器全可靠运行的关键。本文介绍了一种h桥直流电容电压的分层 控制策略。在matlab/simulink中搭建了仿真模型，仿真结果说明该策略能使直流侧电容电压保持稳定，具有定的工程应用价值【关键词】h桥级联；电容电压均衡控制； matlab/simulink 仿真0引言随着国民经济增长，社会对电力的需求越来越大，电力 电子器件被广泛应用于高压大功率场合，如静止同步补偿器 (statcom).有源电力滤波器(apf)等衡控制，无需配置 额外的硬件电路。在matlab/simulink中建立仿真模型，验 证各h桥存在参数差异

2、时，在所设计的控制方案下，各h桥 的直流侧电压能否保持稳定1h桥直流侧电压控制策略单相级联h桥变流器的主电路拓扑如图1所示，以3个 单元级联为例。其中，us为电网电压，i为变流器电流第一层的控制原理框图如图2 (a)所示，直流侧的电压 给定值为u,实际电压为udc, udc与u两者的差值经过pi 调节器后，再乘以电网电压us得到有功电流指令ipref, 将其叠加到电流指令中就可实现对直流侧总电容电压的控 制第二层的控制原理框图如图2 (b)所示，其主要思想就 是在每个h桥的调制电压上叠加一个微调量调节h桥的有功 功率。当直流电压高于平均电压时，微调量为正，向电网中 释放有功，电容电压下降；反之

3、，微调量为负，从电网中吸 收有功来升高电压。3个it桥直流电压分别为udcl、udc2、 udc3,将平均值与直流电压的差值送入pi调节器后乘以变 流器电流i,分别叠加到变流器的调制波vr上，得到2个h 桥的均压指令分别为vrl, vr2o由于均压控制有功在ii桥之 间流动，所以总有功变化为零，因此最后一个h桥的均压指 为- (vrl+vr2)1.2电容电压不平衡原因由文献4知，开关损耗差异、并联型损耗差异是造成 电容电压不平衡的主要原因；谐波、串联型损耗差异不影响 电容电压平衡；电容器容量差异只会影响电压的动态过程， 与稳态分配无关。因此，在仿真模型中，将h桥直流侧并联 受控电流源以模拟开关

4、损耗，电流源的大小与逆变器电流的 有效值成正比；将h桥直流侧并联电阻以模拟并联型损耗2仿真结果在matlab/simulink中建立仿真模型，系统电压为220v,电抗器为imh,变流器发出20a容性无功，h桥直流电容均 为1000 nf,指令电压为200vo通过改变受控电流源电流和 并联电阻的大小以模拟3个h桥的参数差异假设各h桥初始电压均为200vo当系统没有电容电压平 衡控制的仿真波形如图3 (a)所示，随后偏差逐渐增大，最 终发散；在加入电容电压平衡控制后，直流侧电容电压的仿 真波形如图3 (b)所示，三个h桥的直流侧电容电压最后都 稳定在200v,达到了预期的控制目标(a) 没有电容电

5、压平衡控制(b) 有电容电压平衡控制3结论h桥级联变流器在电能质量治理领域具有广泛应用，如statc0m和apf等。本文介绍了 一种直流侧电容电压分层控 制策略，实现方便；在各h桥参数存在明显差异时，该策略 能够保持各h桥直流侧电容电压恒定，具有较高的工程应用 价值【参考文献】1 魏文辉，滕乐天，刘文华，等基于链式逆变器的大容量statc0m的直流电压平衡控制j 电力系统自动化，2004, 28 (7)： 4一92 lehn p w. exact modeling of the voltage sourceconverterj ieee trans on power delivery, 2002, 17(1)： 217-222.3杨晶基于多电平技术的链式静止无功发生装置的 研究d.南京：东