单周期控制下的三相三电平PFC整流器中点电压平衡策略

本文主要探讨了在三相三电平功率因数校正（PFC）整流器中，如何利用单周期控制策略有效地解决中点电压平衡问题。文章首先介绍了三相三电平PFC整流器在电力系统中的重要性，特别是在航空供电、工业高压电源和通信设备等领域，因其出色的功率因数校正能力和较低的谐波含量而备受青睐。VIENNA整流器作为其中的一种典型拓扑，因其效率高和成本低的特点，在对电能质量和功率密度需求高的应用场景中广泛应用。 作者构建了基于扩展状态空间平均法的动态模型，这种方法通过对电路变量进行时变傅里叶展开，忽略了高频谐波，保留了低频分量，从而提供了精确的电路特性描述，简化了建模过程。单周期控制OCC方法作为非线性控制策略，由于其硬件成本低、动态特性优良，被广泛应用于高压大功率设备，如三电平变换器和PFC。 中点电压不平衡是三电平拓扑结构固有的问题，它源于周期性电流对直流电容电压的影响，可能导致器件应力不均，威胁系统的稳定性。针对这个问题，研究者提出了两种主要的解决策略：硬件方法和软件方法。硬件方法通常涉及额外的直流电源或辅助电路来补偿中点电流，虽然简单直观，但会增加系统复杂性和成本。 本文的核心贡献在于提出了一种改进的单周期控制方法，该方法在单个积分周期内融合了零序占空比前馈补偿和中点电压反馈控制。这种创新方法能够实时调整控制策略，更好地平衡直流侧中点电压，同时保持良好的稳态和动态性能。通过仿真和硬件平台实验验证，证明了该方法的有效性和准确性，为三相三电平PFC整流器的优化设计提供了新的思路和技术支持。 总结来说，本文研究了三相三电平PFC整流器中点电压平衡的关键问题，并通过引入单周期控制策略和前馈/反馈机制，实现了高效且成本效益高的解决方案，这对于提高电力电子系统的性能和可靠性具有重要意义。