PDF《Z 源AC / AC 变换器的谐波消除 PWM 技术》

第15 卷第4期2011 年4月电机与控制学报ELECTRIC MACHINES AND CONTROL Vol.

15 No.

4 Apr.

2011 Z 源AC /AC 变换器的谐波消除 PWM 技术 解大

1 , 乔歆慧

1 , 张延迟 2,

3 ( 1. 上海交通大学 电气工程系,上海 200240;

2. 华东理工大学 自动化系,上海 200237;

3. 上海电机学院 电气工程系,上海 200240) 摘要: 为保证敏感负载的高品质电能供应, 提出一种应用于 Z 源AC /AC 变换器的谐波抑制 PWM 技术.基于变换器的工作原理, 分析和推导谐波抑制调制函数的解析式, 给出控制方案.通过开环 方式, 对变换器的输出开关占空比进行实时调节.与已有的恒定占空比控制相比, 实现对交流输入 电压中各次谐波的有效抑制, 并且不要求分别计算各谐波分量, 简化了控制策略, 同时显著降低了 系统对控制器带宽的要求.仿真表明该调制技术能有效抑制交流系统侧谐波电压. 关键词: AC /AC 变换器;

Z 源;

脉宽调制;

谐波消除;

开环 中图分类号: TM

7 文献标志码: A 文章编号: 1007- 449X( 2011) 04- 0001-

06 Harmonic elimination for Z- source AC /AC converter using PWM technique XIE Da1 , QIAO Xin- hui1 , ZHANG Yan- chi2,

3 ( 1. Department of Electrical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China;

2. Department of Automation,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China;

3. Department of Electrical Engineering,Shanghai Dianji University,Shanghai 200240,China) Abstract: To ensure the stability of power supply,an advanced harmonic elimination pulse width modula- tion ( PWM) technique for Z source AC /AC converter is proposed. Based on the operation principles of the converter,the harmonic elimination formula and control method were achieved. Through open- loop operation,the output pulse width of Z source AC /AC converter was regulated dynamically. Compared with previous constant duty cycle control,the new PWM technique can eliminate harmonic voltage con- tained in ac mains effectively,and harmonic frequency proceeding is not required,which simplifies con- trol scheme and reduces greatly the demand for bandwidth of controller. Simulation results indicate its great effect on harmonic voltage suppression and superiority over existing constant duty cycle control. Key words: AC /AC converter;

Z source;

pulse width modulation;

harmonic elimination;

open loop 收稿日期:

2010 -

03 -

20 基金项目: 国家

863 目标导向类项目( 2009AA05Z213) 作者简介: 解大( 1969―) , 男, 博士, 副教授, 研究方向为电力系统 FACTS 研究和电力系统仿真;

乔歆慧( 1985―) , 女, 硕士, 研究方向为电力系统 FACTS 研究和电力系统仿真;

张延迟( 1967―) , 男, 博士研究生, 副教授, 研究方向为并网型风力发电机和电力系统 FACTS 研究.

0 引言AC /AC 变换器基于电力电子技术, 广泛应用于 需要进行交流电压变换的各个方面.Z 源AC /AC 变换器是一种基于 X 型LC 网络的直接型交流变 换装置, 结构简单, 控制方便, 可模块化并应用于 需要电压调节的各个方面 [1 - 3] .Z 源变流器作为 一种全新的拓扑结构, 介于电流源和电压源之间, 允许桥路直通或开路, 使得器件的安全性能得到 有力保证, 满足对可靠性的要求, 具有传统变流器 所无法得到的新特性.此类变换器电压调节范围 广, 可实现升降压以及电压的同相或反向输出. LC 网络同时降低了冲击电流及谐波, 提高了设备 运行的可靠性 [4 - 6] . 传统的交流变换装置及其开关调制方式虽然具 有电路结构简单及经济控制大容量电能等优势, 但 容易受到负荷及系统侧低功率因数及高低次谐波分 量的影响 [7 -