开关电容有源箝位型多电平逆变器的多电压区间调制方法及电容电压控制策略

作     者：杨涵棣 程志江 张新燕 周婷婷 YANG Handi;CHENG Zhijiang;ZHANG Xinyan;ZHOU Tingting

作者机构：新疆大学电气工程学院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830047 可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学)新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830047 

出 版 物：《电网技术》 (Power System Technology)

年 卷 期：2023年第47卷第9期

页      面：3903-3912页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2021D01C046) 自治区研究生科研创新项目(XJ2022G003) 自治区自然科学基金联合基金项目(2021D01C044) 

主　　题：开关电容 有源箝位 多电平逆变器 调制方法 电容电压控制 

摘      要：针对一种开关电容有源箝位型(switched-capacitor active-neutral-point-clamped,SC-ANPC)多电平逆变器的冗余开关状态数量不足,造成电容电压平衡困难的问题,提出一种适用于该拓扑结构的多电压区间调制方法及电容电压控制方法,解决了现有调制方法计算复杂及开关频率受限的问题。首先分析了逆变器的工作原理,根据逆变器开关状态,提出了三电平区间开关状态组合模型,并设计了满足开关电容电压静态平衡约束条件的多电压区间载波移相调制方法。由于满足静态平衡条件,开关电容电压体积和纹波得到了减少,并且开关管的载波之间只有简单的移相关系,工程实现简单。在此基础上,扩展到三相系统,建立了电容电压的纹波模型,提出了相应的电容电压控制方法,通过调节占空比实现开关电容电压控制,注入零序电压实现母线电容电压控制。通过仿真和实验验证所提调制方法、控制方法的可行性。