单向混合三相电压型整流器关键技术研究

The improved unidirectional hybrid three-phase voltage source rectifier (UHTPVSR), constituted by three-phase diode bridge rectifier(TPDBR) and DC/DC boost converter with ZVS as well as three switch three-level Vienna rectifier,can be proposed by means of studying restraint of current UHTPVSR performances and application. Key technologies, such as restrain AC current distortion, distribution of power, control of UHTPVSR and increase of comprehensive performance index, will be researched based on improved UHTPVSR in the project. New method, such as to restrain AC current distortion of UHTPVSR by using AC current without mutability of TPDBR, realize rational distribution of power by adjusting the DC current of TPDBR under unidirectional power flow, control UHTPVSR effectively by hybrid passivity based controller and optimize parameters of UHTPVSR by particle swarm algorithm , will be put forward. Compared with current foreign UHTPVSR, the UHTPVSR in the project has advantages such as higher efficiency and watt density and reliability and power factor, smaller AC current distortion and better constant DC voltage, etc. UHTPVSR can obtain good static and dynamic state performances by hybrid passivity based controller. Therefore, UHTPVSR can achieve better comprehensive performance by the new technologies in project and be suitable for medium and high power as well as special occasions.

通过对制约现行单向混合三相电压型整流器性能及其应用问题的研究，提出了由三相二极管桥整流器、具有ZVS的boost型DC/DC变换器及三开关三电平Vienna型整流器组成的改进混合整流器。基于该改进的整流器，对抑制交流侧电流畸变、功率分配、整流器控制及提高综合性能指标等关键技术进行研究。提出采用三相二极管桥整流器交流侧无突变性电流抑制混合整流器交流侧电流畸变、在单向功率流动的情况下调整三相二极管桥整流器直流侧电流实现功率合理分配、采用混合无源控制器对整流器实施有效控制及利用粒子群算法优化整流器参数的新方法。与国外现行混合整流器相比，本项目研究的混合整流器具有效率、功率密度、可靠性及功率因数更高，交流电流畸变更小、直流电压恒定控制更好等优点。采用混合无源控制器，可使整流器具有优秀的动静态性能。因此，通过对单向混合三相电压型整流器关键技术的研究，可获得更好的综合性能，更适于中大容量和特殊场合。

通过对制约现行单向混合三相电压型整流器性能及其应用问题的研究，提出了由三相二极管桥整流器、boost 型 DC/DC 变换器及三电平 Vienna 型整流器组成的混合整流器。基于该改进的整流器，对抑制交流侧电流畸变、功率分配、整流器控制及提高综合性能指标等关键技术进行研究。提出了采用三相二极管桥整流器交流侧无突变性电流抑制混合整流器交流侧电流畸变、在单向功率流动的情况下调整三相二极管桥整流器直流侧电流实现功率合理分配、采用混合无源控制器等控制器对混合整流器实施有效控制方法。利用遗传算法(NSGA-II)和多目标粒子群优化算法(MOPSO)对混合整流器元器件的参数进行了优化研究。项目进行了理论分析、仿真和原理样机实验研究，研究结果表明了本项目所提拓扑结构、控制策略和优化方法是可行的。本项目研究的混合整流器具有效率、功率密度、可靠性及功率因数更高，交流电流畸变更小、直流电压恒定控制更好等优点。采用混合无源控制器，可使整流器具有优秀的动静态性能。. 通过该项目的研究，已研究出具有消除或抑制交流电流畸变的新的混合整流器拓扑结构和控制策略。在IEEE Transactions on industrial electronics、中国电机工程学报、电工技术学报等国内期刊和IEEE等国际学术会议上发表论文45篇（其中包括SCI一区期刊、并被SCI、EI、ISTP收录2篇，EI收录、北大中文核心期刊10篇，北大中文核心期刊10篇，国内一般期刊11篇，已录用2篇； EI、ISTP收录会议论文6篇，ISTP收录会议论文5篇）,出版著作2部（上述论文和著作均标有51477011）,获批发明专利4项. 同时，培养博士研究生1名（已毕业）、培养硕士研究生11名（已毕业6名、在读5名）。综上，该项目已完成项目计划任务书规定的科研任务。