一種三相橋式雙頻逆變器仿真的實現

隨著社會生產的日益發展，對能源的需求量不斷增長，全球范圍內的能源危機也日益突出，在近些年來，可再生能源引起了世界各國政府和能源專家的高度重視[1].目前，全世界很多國家都采取了風力發電、光伏發電等分布式發電系統并網運行的措施。風力發電需要用整流器把風力發電機輸出的交流電轉換成直流，再把直流逆變成交流。光伏發電也需要利用逆變器把直流轉換成交流再并入電網，并網逆變器是連接發電系統與電網的接口單元，也是研究熱點之一。其中研究新型拓撲與控制方法，使輸出電能質量高而同時又提高效率便成為了研究重點[1-4].參考文獻[4-6]所研究的傳統的并網逆變器主拓撲采用三相全橋逆變器，采用PWM控制技術使輸出電流波形接近正弦，但該逆變器的6個開關都工作在高頻，開關損耗大。為了減少開關損耗，參考文獻[7]采用軟開關技術，使逆變器工作在軟開關狀態，但這會使得逆變電路復雜化。參考文獻[8]采用多電平逆變技術改善輸出電壓質量，減少了開關損耗，但這又增加了電路結構和控制方式的復雜性，同時由于主電路開關元件數量成倍地增長，不僅增加了系統成本，而且降低了系統的可靠性。基于雙頻變換的思想，本文研究了一種新型三相橋式雙頻逆變器的拓撲結構，并進行理論分析提出其控制策略。

1 雙頻逆變器拓撲結構及其控制策略

1.1 雙頻逆變器的拓撲結構及工作原理

三相橋式雙頻逆變器是在傳統三相橋式逆變電路的基礎上構成的，如圖1所示。在該電路圖中，Sap~Scn屬于高頻逆變橋，工作在高頻狀態；Slap~Slcn、Lla~Llc屬于低頻逆變橋，且開關Slap~Slcn工作在低頻狀態。La、Ca、Lb、Cb、Lc、Cc構成雙頻逆變電路的濾波器，Ra、Rb、Rc為系統負載。

以A相橋臂為例對三相橋式雙頻逆變器進行分析，設fH=NfL,即在低頻開關的1個周期內包含著N個高頻開關狀態周期。1個開關周期的高頻開關和低頻開關的狀態如表1所示，每種狀態所對應的導通電路如圖2所示。

同一橋臂上下開關互補導通。在狀態1中，高頻開關Sap導通，低頻開關Slap導通。在所構成的回路中，電感電壓和電感電流有下列關系：