级联H桥整流器直流电压平衡：负载电流前馈控制策略

"基于负载电流前馈的级联H桥整流器直流电压平衡策略" 级联H桥整流器是一种广泛应用在高压大功率场景的多电平电力电子设备，其结构由多个独立的H桥单元串联组成。在实际运行中，由于各个单元的元器件参数可能存在差异以及负载变化，会导致整流器输出的直流电压不平衡，这不仅影响系统的稳定性，还可能造成开关元件的损坏。因此，直流电压平衡是级联H桥整流器设计中的关键问题。 传统的解决方案，如比例脉冲补偿法，虽然可以实现一定的电压平衡，但在负载大范围切换时，其动态性能往往不佳，调整时间和系统跌落值较大。为解决这一问题，文章提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略。该策略通过将负载电流引入到平衡控制环路中，增强了系统的动态响应能力，同时保持了原有闭环系统的稳定性。 具体实现过程中，首先对级联H桥整流器进行了数学建模，深入分析了负载电流扰动对电压平衡环节的影响。通过理论研究，得出了在负载扰动下系统动态指标（如跌落值和调整时间）的关系曲线。然后，设计了一个负载电流前馈的电压平衡比例积分(PI)控制器，该控制器的参数可以通过特定的公式进行优化设定，以确保在不同负载条件下都能快速有效地调整电压平衡。 实验结果表明，采用该策略后，级联H桥整流器在负载切换时的最大电压差显著降低，从23V减少到更低，同时调整时间缩短了75%，这意味着系统的动态性能得到了大幅提升，更加适应快速变化的负载条件。 这项工作为级联H桥整流器的直流电压平衡提供了一种新的有效控制方法，通过电流前馈改善了系统的动态特性，增强了系统的稳定性和可靠性。这一研究成果对于提升级联H桥整流器在电力电子领域的应用性能具有重要意义，特别是在电力变压器、无功补偿和多电平逆变器等应用场景中。