摘要
随着新能源，储能以及基于直流供电的负荷的普及，三相交直流双向变换器作为连接交流电网与直流环节的关键电力电子设备，其性能的好坏对系统稳定可靠运行及保障电能质量起着重要作用。非隔离型变换器无变压器结构，成本低，体积小，效率高，因此得到了广大科研工作者深入研究。研究表明由于三相非隔离双向交直流变换器去除了隔离变压器，直流侧对地存在的寄生电容会通过变换器与交流侧耦合，形成共模回路，进而产生漏电流。漏电流会产生电磁干扰，增大电网谐波电流，甚至会对设备和人身造成伤害。 因此本文以非隔离变换器为研究对象，着重于实现非隔离交直流变换器共模解耦，研究具有抑制漏电流功能的三相非隔离变换器。主要研究内容包括： （1）介绍了双向交直流变换器的应用背景，通过对变换器的结构进行分类，引出了非隔离变换器的漏电流问题，分析了三相非隔离变换器漏电流抑制的国内外研究现状，总结了现有用于抑制漏电流的三种措施的优缺点，简要介绍了三种常用的变换器的控制策略。 （2）对非隔离变换器进行建模分析，建立了变换器的旋转坐标系下的小信号模型，通过原理分析和公式推导，建立了传统三相非隔离变换器对任意参考点的共模等效模型。结合变换器的模态分析，选择负直流母线作为参考点，给出共模电压和漏电流的表达式。依据变换器的数学模型，对旋转坐标系下的电压电流双闭环控制方法进行了参数设计。结合仿真与理论，对传统变换器的共模特性进行分析和验证，并从不同参数的角度对漏电流进行了分析。 （3）针对漏电流问题，本文提出了一种四桥臂带分裂电容（Four-LegSplit-Capacitor，FLSC）交直流共地型拓扑，建立了该拓扑的共模等效模型，给出了该共地拓扑能解决漏电流的理论解释。接着研究系统稳定性，对交直流共地会引入的中线电流以及中线桥臂的谐振提出了中线电流抑制以及基于电感电流反馈的虚拟阻尼抑制策略，并通过仿真在平衡负载、不平衡负载以及模式切换下验证了所提拓扑和控制方法。 （4）依据实验设计总体要求，对变换器系统主电路，采样系统，控制实现电路进行了参数设计和选型，搭建了基于dSPACE1104的硬件实验平台，对传统三相非隔离变换器以及本文提出的交直流共地的四桥臂带分裂电容拓扑和控制策略进行了进一步的实验验证。实验证明了传统非隔离变换器拓扑的共模电压和漏电流问题，以及所提出的共地拓扑和控制策略的有效性。
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