虽然可以采用电压、电流滞环控制方法来克服这一缺陷,但所有的控制均基于对逆变角β的控制,这就大大增加了β角的控制难度。特别是在
发生误触发时,没有有效的方法防止有源逆变器颠覆而产生的短路电流。 (2) 可控整流/有源逆变复用型 Keiju.Matsui 等人提出了以下几种拓扑结构[18-19],其基本思路是利用一套可控整流桥既完成整流,又实现有源逆变,这样就可以减小
装置的体积,降低成本。
1) 多脉宽调制(MPWM)方式
主电路结构如图3所示。采用一个电抗器和一个大功率晶体管作为能量暂存环节。α<900时,晶闸管S1~S6工作在整流状态,Tr和Th不工作,电
抗器L‘起续流作用;逆变时,α>900(β<900),一旦交流线电压降为零,先开通大功率晶体管Tr,将能量暂时存在电感L中,当电流达到Tr的整
定值时,关闭Tr,同时开通Th,由于电感L的续流作用,能量就通过晶闸管T?~T? 流回电网,周而复始,就可以将再生能量回馈电网。二极管D
的作用是防止直流回路的短路电流通过Th流入电抗器L中。
这种方案的优点是巧妙地利用一个整流桥同时实现整流和有源逆变两种功能,结构简单,体积较小。缺点是它的输出波形包含大量的低次奇次
谐波,噪声大,同时能量回馈过程间断进行,回馈效率低,能量损耗较大,功率因数低。
为减少MPWM输出波形包含的低次奇次谐波,进一步改善电路的结构,Keiju.Matsui等人提出了SPWM方式[20,21]。
2) 正弦波脉宽调制(SPWM)方式
该方式控制电路仅采用一只晶体管来实现能量的回馈控制,使电路的结构更加简单,且有效的抑制了低次谐波,但它需要晶闸管S1~S6的协
调配合,同时该方案的开关损耗较大,能量回馈过程是间断进行的。为了获得连续的电流波形,Keiju.Matsui等人又提出了一种新的方案,即
MCC方式。
3) 可调的库克(MCC)方式
该方案是在MPWM方式的基础上增加一只大型电容器,通过控制电容器的充放电来保证能量回馈过程的连续,工作原理同MPWM一样,先将再
生能量储存在电感中,待条件满足后再将能量回馈到电网中。
该方案的优点是可以连续的回馈再生能量,保证了电流的连续性,从而使回馈的功率较高,开关损耗较小,但由于引人了大型电容器,使装置
体积增大,成本提高,同时该电路输出电流波形包含较大的低次奇次谐波成分,易造成负载转矩脉动、噪声较大。
(3) 滞环控制斩波-逆变回馈方式
上述几种方案虽然都能实现能量回馈控制,但其缺点是显而易见的,同时由于晶闸管存在强迫换流关断的问题,导致对直流侧电压有限制
,若直流侧电压过高,则有可能由于晶闸管换流关断失败而导致逆变颠覆,这就限制了它们的应用。因此Dennis等人提出了一种基于晶闸管的
新型回馈装置[22]。其主电路结构如图4所示。主回路主要包括三部分:同步整流器SR、母线换相器BC、电流调节器CR。其基本思想是当直流母
线电压达到一定值时启动该装置,通过控制回馈电流的大小,将再生能量有效的回馈到电网中。为了避免整流与有源逆变在一点来回切换,回
馈电流采用滞环控制方式。
该电路的工作原理如下:当直流母线电压达到一定值(如740V)时开通Q1,将能量回馈到电网,同步整流器SR以a=1800的固定相位角工作。随着回
馈电流的增加,当电流传感器检测到电流超过设定值时关断Q1,此时回馈电流开始下降,当电流降到下限设定值时再开通Q1,如此循环往复。
母线换相器BC的作用有二:一是为晶闸管的换相提供零电压钳位,以保证它们可靠地关断;二是在紧急状态时为能耗制动提供回路。其中大功率
晶体管Q2在每次晶闸管换相时都触发导通一次,即每600相位角导通一次,为晶闸管提供零电压钳位,这样就可以确保晶闸管可靠地换相,并可
以省去强迫换流电路[22]。
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