级联高压变频器能量回馈仿真与控制策略

"本文主要探讨了一种具有能量回馈功能的级联型高压变频器的仿真研究，通过采用三相PWM整流技术和可控开关器件，实现了能量的双向传输，能够稳定直流母线电容电压，并提高了系统效率。" 在级联型高压变频器的设计中，传统的整流部分通常采用不可控二极管，导致能量只能单向流动。然而，这种设计在电机处于再生发电状态时，无法有效地处理回馈能量，可能会造成直流母线电容电压的不稳定，甚至威胁到变频器的正常运行。针对这一问题，本文提出了一种创新方案，即利用成熟的三相脉宽调制（PWM）整流技术，结合可控开关器件（如IGBT或SVG）构建单个功率单元的整流电路，实现了能量的双向流动。 在这一设计中，通过闭环控制直流母线电容电压，可以确保电容电压的稳定，防止因电机回馈能量造成的泵升电压过高。同时，这样的设计还有助于实现网侧单位功率因数，使得变频器在运行过程中对电网的影响减至最小，符合绿色能源的要求。 为了深入理解这一系统的工作原理，作者进行了单个功率单元整流部分的数学建模。功率单元由不可控二极管和可控开关元件构成，交流侧连接滤波电感和等效电阻。通过对电源电压和输入电流矢量在d-q坐标系中的分析，揭示了d、q轴变量的耦合特性。为了解耦控制，文章引入了id、iq的前馈控制策略，采用PI调节器作为电流环控制器，分别对d轴和q轴的电流进行独立调节，以达到期望的电压控制效果。 通过仿真验证，这种方法表现出良好的性能，既简单又有效。它不仅解决了传统级联型高压变频器在能量回馈时的问题，还提升了系统的整体效率和稳定性，对于高压变频器领域的研究和应用具有重要的实践意义。 这篇研究论文关注的是提高级联型高压变频器的能量管理和效率，通过采用三相PWM整流技术和闭环控制策略，成功实现了能量的双向传输，保证了直流母线电容电压的稳定，同时提高了系统功率因数，有助于推动变频技术在绿色能源领域的进一步发展。