电流源逆变器(CSI)的工作模态分析 |
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1. CSI拓扑
电流源逆变器(CSI)的拓扑如图所示,其中直流侧是电压源和电感,电阻串联。为了便于分析,将直流侧等效为一个恒流源。拓扑一共有六个开关管,六个二极管,其中二极管的作用是为了防止反向电流流入直流侧,造成对直流电源的冲击。 CSI的开关状态一共有9种,如下图所示,其中VT1~VT6分别对应着CSI拓扑中的1管至6管,即上桥臂为VT1,VT3,VT5,下桥臂为VT4,VT6,VT2。从开关状态开看,可行的组合远不止9种,只要满足电流源不开路即可,比如VT1,VT2,VT6闭合。为什么这些开关状态不可以呢,第3.2节将分析其原因。 CSI的工作模态一共有9种,这里以1管和6管闭合为例进行分析,如图所示。显然,ia=10A,ib=-10A,ic=0A。但是iga,igb和igc分别是多少呢? 这个电路有两种电源,一种是恒流源,另一种是三相交流电压源,要求滤波电感的电流,采用的方法是叠加定理。当恒流源作用时,三相电压源当做短路,当三相电压源作用时,恒流源当做开路。仿真波形如下图所示。黄色是iga,蓝色是igb,红色是igc。从仿真波形中可以看出,iga和igb有长达6s的震荡时间,但是igc没有这段时间,这是为什么呢? 当A相上管,B相下管,C相下管导通时,变换器输出电流ia,ib和ic的电流波形如下图所示。可以发现这种工况下,变换器的输出电流ib和ic是不可控的,其和逆变器的负载特性有关,导致变换器的输出电流不可控,所以在做SVPWM调制时不考虑这种开关状态,同理其他的开关状态的组合也是由于输出电流不可控导致的。 但是电压源逆变器的开关状态中有一上两下的导通模式,这是为什么呢?请看第4节的分析。 VSI的控制目标是端口输出电压,要求是直流电压源不能短路,所以上下开关只能同时导通一个。对于A上B下C下导通时,B相输出电流和C相输出电流依然不可控,但是由于电压源逆变器控制的端口电压,这种开关状态下的端口电压是可控的,所以合理。 对于VSI而言,SVPWM中不存在上下都关断的情况,这是为什么呢?当上下开关管都关断时,如果电感电流流入变换器,则上管导通,反之下管导通。也就是说该相的端口电压不可控。 所以无论对CSI还是VSI而言,SVPWM的开关状态选择应该遵循以下两条原则: 硬件限制(电压源不源不短路,电流源不开路)控制目标(电压或者电流是否可控)![]() 经典的SVPWM理论及Simulink仿真搭建 基于电流源型逆变器光伏并网发电系统关键技术研究_张翀 电流源型光伏并网逆变器关键技术研究_邓仁雄 6. 反馈与建议 邮箱: [email protected] |
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