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一种新颖的电流型三相五电平变流器拓扑的控制策略研究
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【供热理论论文】摘要： 目前的多电平变换技术主要是针对电压型逆变器。随着超导储能技术的发展，电流型逆变器的储能效率问题必将得到解决，电流型多电平逆变器也将得到广泛应用。详细介绍了一种新型电流型三相直接式五电平拓扑，研究了该拓扑的控制策略。给出了仿真和实验波形，仿真结果和实验波形验证了文中所做的分析 关键字： 电流型多电平 拓扑 控制策略
0 引言
现有的关于多电平变流器的研究工作主要是针对电压型变流器[2](Voltage Source Inverter，简称VSI)，对电流型变流器[1]（Current Source Inverter，简称CSI）研究还较少。这不仅是因为通常的电力能源例如发电机，电网，电池等均属电压源，而且VSI中的储能元件电容器与CSI中的储能元件电感器相比，储能效率和储能元件的体积、价格都具有明显的优势。但是，随着超导技术的发展[3]，将解决电流型变流器中电感的储能效率问题。和VSI相比，CSI也具有自己的特点，它便于实现四象限运行，而且工作更加稳定，输出电流更加容易控制等。因此，在有源滤波（APF）、无功补偿（SVG）以及电力系统中，应用将会越来越广泛。对于多电平逆变器而言，PWM技术无疑是一种获取理想输出的方案。总体上来讲，适用于多电平VSI的控制策略同样适用于多电平CSI，但对于不同的拓扑应采用相适应的控制策略。对于组合式多电平CSI，各个单元CSI在控制上相对独立，因而便于采用PWM技术。对于直接式多电平CSI，不能简单沿袭常规的调制方法，通常，三相多电平CSI在选取控制策略时必须考虑以下因素：
1）要维持直流侧电流的持续导通；
2）要保证分流电感的电流平衡；
3）要考虑到三相电流的相互耦合影响。
1 电路拓扑分析
图1是本文介绍的三相五电平CSI拓扑（以下称为直接式三相五电平），每个开关器件由MOS管和一个快恢复二极管串联。在稳态时，考虑到电路拓扑的对称性并忽略电感的纹波，则在分析电路时图中可用值为I/2的电流源来代替每个均流电感。如图2所示
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