高压级的控制目标主要有2个:一是实现直流电压恒定,二是实现交流侧电流正弦和功率因数灵活可调。
1)开关方式。
多电平控制技术有很多,在级联多电平中最常用的是载波移相正弦PW M技术。在这种控制技术下,由N个单相全桥级联成的变换器,其交流侧电压的电平数可以达到2N十1个,因此在较低的开关频率下,就可以使谐波含量大大降低,同时使开关损耗也大幅度减小。不失一般性,下面的分析将以3个单相全桥级联为例进行。
单相全桥模块如图3 中(a)所示,开关Si~Sa的开关点由载波和调制波的交点决定。
S1和S3的开关信号互补,S2和S4的开关信号互补。S1和S3的开关信号分别由相位差为180°的正弦波和同一个三角载波比较的交点得到,如图3中(b)所示。因此,每个模块的交流侧输出是PWM信号的叠加.
当N个单相全桥模块级联时,如果保持所有模块采用相同的调制信号,但各白的载波信号依次错开一定的角度;,就可以使交流侧叠加波形成多阶
从系统侧而言,高压级可以采用式(2)的微分方程来进行描述:
图4给出了A-EPT高压级的直流电压控制方案。它由2个独立的控制器Pu1和Pu2构成。其基本思路是将实际直流电压与参考值比较后的偏差作为反馈信号,经过调节器后形成有功电流参考值。为了尽可能避免因为模块特性或电路参数不完全一致导致级联模块问的直流电压不平衡,在直流电压控制环中,将单个模块的直流电压与平均直流电压之问的偏差经调节器,用以修正各个模块调制波的相角。因为直流电容电压的高低,与交流侧提供的有功功率相关,通过修正各个调制波的相角,就可以调整交流侧提供的有功功率,从而达到调整直流电压的目的。这里所设计的载波移相与传统意义上的有不同,称为改进载波移相技术。
从式(2)可以看出,d, q轴之问存在复杂的耦合关系,给控制器的设计带来很大的困难。为此,在电流控制环中引入状态反馈解祸,如图4所示。为了实现输入功率因数为1, q轴电流参考值被置为0.
隔离级要实现将直流转换成交流并耦合到副方后还原成直流,这里采用开环PWM控制就可以满足要求。对于高频变压器高压侧的单相全桥变换器,采用占空比为50%的PWM波进行逆变,而对于高频变压器低压侧的单相全桥整流器,同步进行整流即可。整个控制方案如图5所示。
低压级控制目标是保证提供给低压侧系统的电压恒定。如果考虑低压侧为无源系统,则可以采用基于瞬时值反馈的定交流电压控制,如图6所示。2100433B