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电源学报 2020年第3期18卷 116-123页

作者：叶满园章俊飞陈乐华东交通大学电气与自动化工程学院南昌330013

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法... 详细信息

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPS-PWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。

关键词：五电平逆变器五开关H桥逆变器单级倍频载波移相脉宽调制

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多电平逆变器PWM优化控制研究

多电平逆变器PWM优化控制研究

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作者：章俊飞华东交通大学

学位级别：硕士

多电平逆变器被广泛地应用在交流调速、光伏发电等中压大功率系统中。而且其具有输出电压波形谐波畸变率（Total Harmonic Distortion,THD）低,dv/dt小,及开关损耗低等优点,受到了学者们广泛地关注。本文分别以五开关H桥和电容钳位型多... 详细信息

多电平逆变器被广泛地应用在交流调速、光伏发电等中压大功率系统中。而且其具有输出电压波形谐波畸变率（Total Harmonic Distortion,THD）低,dv/dt小,及开关损耗低等优点,受到了学者们广泛地关注。本文分别以五开关H桥和电容钳位型多电平逆变器作为研究对象,主要研究内容及创新成果如下:首先针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由一个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。并根据该拓扑结构工作原理的特点,对其PWM（Pulse Width Modulation,PWM）控制方法进行改进,提出了一种基于载波移相（Carrier Phase Shift PWM,CPS-PWM）策略的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPS-PWM策略得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器其四种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。其次为了避免中点钳位Neutral-Point-Clamped（,NPC H）/桥五电平逆变器拓扑结中因直流母线上存在两个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器。该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个载波周期内充、放电时间相等就可实现钳位电容电压平衡控制。对此提出一种新型的（Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM）控制策略,该策略采用方向相反的两个调制波对正、负半周期交错的载波进行调制,从而实现钳位电容充放电平衡。最后针对五开关H桥逆变器中各级联单元存在的功率均衡问题,在基于载波同相层叠（In-Phase Disposition,IPD）调制策略的基础上,对载波自由度进行改进,提出了一种新颖的载波同相交错层叠控制方法。但该方法只能实现2n个级联单元间的功率均衡,因此结合载波移相调制策略功率分配自均衡的特点,对载波同相交错层叠控制方法进行改进,进一步提出同相交错层叠载波相移调制策略,可实现n个级联单元功率均衡,且保留了输出线电压谐波含量最优的特点。

关键词：五电平逆变器五开关H桥逆变器单级倍频电容钳位电容平衡 SPWM控制自由度载波同相交错层叠同相交错层叠三角载波相移调制

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级联H桥静止无功发生器的研究

级联H桥静止无功发生器的研究

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作者：张再利哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

无功发生器即静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)在高压大功率场合的应用将会非常普遍,但H桥STATCOM的直流侧电压平衡问题是限制级联H桥STATCOM应用的关键技术难题之一。本文提出了一种基于校正同步旋转角的基波... 详细信息

无功发生器即静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)在高压大功率场合的应用将会非常普遍,但H桥STATCOM的直流侧电压平衡问题是限制级联H桥STATCOM应用的关键技术难题之一。本文提出了一种基于校正同步旋转角的基波正序电压检测方法,该方法可以实现三相电压不平衡时的正序和负序检测,避免了捕获同步旋转角的复杂的锁相环电路,实现了精确的基波电压检测。通过对瞬时无功功率的分析,提出一种在电网电压三相不平衡或含有谐波时仍能正确检测系统无功电流的改进p-q法、ip-iq法。本文在分析直流侧电压不平衡产生原因的基础上提出一种改进的H桥直流侧电压控制方法,通过同时改变微移相角与微调制比来控制H桥直流侧电压,其中对微移相角与微调制比的调节是基于均差的方法。仿真实验表明此方法能够快速找到微小移相角的调节范围并且试验次数显著减少,降低了以往对微小值的调节难度,改变了长时间大量反复试验的基本状况。文中在并联型损耗与混合型损耗存在的条件下进行仿真实验,最终得到了H桥直流侧电压平衡的仿真结果。本文对级联H桥STATCOM的直流侧控制方法改进后,搭建了8级H桥STATCOM装置的仿真实验模型,此仿真平台应用了基于PARK变换的状态解耦反馈控制方法,通过对负载反馈的无功电流量与有功电流量解耦来生成初始控制量,初始控制量为调制比与移相角。然后用此控制量与微控制角微调制比综合进而产生单级倍频CPS-SPWM所需要的正弦调制波。最终由单级倍频CPS-SPWM波控制每个H桥的开关器件。仿真实验得到8级H桥STATCOM运行在无功功率为600kVar的10kV系统中时的补偿效果与补偿后装置各个模块的参数仿真值。

关键词：静止无功发生器级联H桥单级倍频载波相移脉宽调制

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高压级联H桥静止同步补偿器研究

高压级联H桥静止同步补偿器研究

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作者：孙冰哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

级联H桥型静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）在高压大功率场合的应用将会非常普遍，但H桥STATCOM的直流侧电压平衡问题是限制级联H桥STATCOM应用的关键技术难题之一。本文在分析直流侧电压不平衡的产生原因的... 详细信息

级联H桥型静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）在高压大功率场合的应用将会非常普遍，但H桥STATCOM的直流侧电压平衡问题是限制级联H桥STATCOM应用的关键技术难题之一。本文在分析直流侧电压不平衡的产生原因的基础上提出一种改进的H桥直流侧电压控制方法，通过同时改变微移相角与微调制比来控制H桥直流侧电压，其中对微移相角与微调制比的调节是基于均差的方法。仿真实验表明此方法能够快速找到微小移相角的调节范围并且试验次数显著减少，降低了以往对微小值的调节难度，改变了长时间大量反复试验的基本状况。文中在并联型损耗与混合型损耗存在的条件下进行仿真实验，最终得到了H桥直流侧电压平衡的仿真结果。本文对级联H桥STATCOM的直流侧控制方法改进后，搭建了8级H桥STATCOM装置的仿真实验模型，此平台主体结构由8个H桥级联而成，这样高压H桥STATCOM输出电压端波形为17电平电压波形。此仿真平台应用了基于PARK变换的状态解耦反馈控制方法，通过对负载反馈的无功电流量与有功电流量解耦来生成初始控制量，初始控制量为调制比与移相角。然后用此控制量与微控制角微调制比综合进而产生单级倍频CPS-SPWM（Carrier Phase-ShiftedSinusoidal Pulse-Width Modulation）所需要的正弦调制波。最终由单级倍频CPS-SPWM波控制每个H桥的开关器件。仿真实验得到8级H桥STATCOM运行在无功功率为600kVar的10kV系统中时的补偿效果与补偿后装置各个模块的参数仿真值。针对控制级联H桥变流器的单级倍频CPS-SPWM方法，本文详细的研究了用同一正弦波与彼此相位不同的三角波进行比较，比较后的高低电平和它的反相控制每个H桥的同侧桥臂。经过对单级倍频CPS-SPWM的MATLAB仿真实现后，进一步对它用VHDL语言实现并且通过实测，由此搭建了构成级联H桥STATCOM的两级H桥变流器的实验平台，实验验证了两级H桥变流器用于STATCOM的可行性。

关键词：静止同步补偿器级联H桥单级倍频载波相移脉宽调制

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