大容量TNPC-STATCOM幅相控制策略研究与仿真

提出一种大容量TNPC-STATCOM(T型中点钳位三电平STATCOM)装置。分析了TNPC-STATCOM的拓扑结构和工作原理,对其幅相控制策略和分组多重化技术进行研究。结合MATLAB2016b仿真工具对TNPC-STATCOM控制策略进行了仿真和验证,证明大容量的TNPC-STATCOM能有效改善系统暂态稳定性和降低系统阻尼振荡,对稳定电网电压和提供无功补偿有着重要作用。     

新型单相T型五电平非隔离光伏逆变器

提出了一种基于传统单相H桥拓扑和T型NPC拓扑相结合的五电平非隔离单相光伏并网逆变器拓扑结构,该拓扑包括两种结构,即通常的单相全桥和T型中点钳位结构.该拓扑通过一个由双向开关管组成的T型中点钳位结构来获得五电平,称之为T型五电平拓扑.具体分析了该新型拓扑的工作模态与共模漏电流抑制能力,该新型拓扑具有较高的效率,具有较低的泄漏电流,相比于传统的三电平拓扑具有很小的并网电流谐波和较低的开关管电压应力,可以减少并网逆变器的滤波成本和开关管器件成本.最后通过仿真和实验验证了理论的正确性.所提出的T型五电平拓扑符合非隔离光伏并网逆变器的相关标准,适用于光伏逆变器市场.     

6kV级联型STATCOM关键技术的研究

研究了级联多电平STATCOM的主电路拓扑结构以及单极倍频载波相移调制原理,设计了STATCOM控制系统。在Matlab/Simulink软件中,搭建了6 kV级联8个H桥变流器的STATCOM,仿真表明STATCOM能够快速跟踪负载的变化实现动态无功补偿。开发的±2.8Mvar、6 kV级联型STATCOM装置在山东能源枣庄矿业集团有限责任公司蒋庄煤矿地面6 kV变电所投入运行,通过实地测试,验证了STATCOM具有优越的无功补偿功能。     

T型三电平拓扑的PWM控制策略

对T型三电平逆变器的拓扑结构进行了分析研究,提出一种T型三电平逆变器PWM控制方法。该方法针对T型三电平拓扑结构,根据负载电流的极性,对零电平时的开关状态进行相应的控制,实现对输出参考电压矢量的合成。分析了该拓扑结构的死区特点及影响,常规的PWM控制方法加入死区后,相电压会出现4种不同的电压畸变,应用文中提出的控制方法,使原本复杂的4种电压畸变情况简化为2种,并提出了具体的死区补偿策略,有效补偿了输出电压的畸变。仿真结果验证了控制方法的可行性与有效性。     

基于混合级联逆变器的静止同步补偿器的实现

提出了将2H桥-3H桥混合级联多电平逆变器作为静止同步补偿器(STATCOM)的主电路拓扑结构,分析了其工作原理。针对无功功率补偿,研究了2H桥-3H桥混合级联多电平逆变器的阶梯波EPWM控制方法,以较低的开关频率实现了质量较高的波形输出。在理论研究的基础上,对混合级联STATCOM的软、硬件进行了设计和样机实验。实验结果表明,2H桥-3H桥混合级联STATCOM成功实现了无功补偿,具有装置成本低、输出波形质量好以及开关频率低的特点。     

负载不平衡条件下MMC-STATCOM补偿策略研究

文中介绍了静止同步补偿器(STATCOM)在电网中的无功补偿原理及电压补偿原理,针对传统STATCOM拓扑电平数提升困难问题,采用了模块化多电平换流器(MMC)拓扑的STATCOM补偿负载不平衡条件下的电压。针对传统平衡条件下的控制策略在负载不平衡时控制效果较差的问题,在正负序模型下对此无功补偿器进行分析并提出了采用将电压和电流分成正序和负序分别控制的分序控制策略,用解耦双同步参考坐标系的锁相环技术锁住公共连接点处电压,同时对MMC子模块电容电压平衡采用分布式控制,最后在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建五电平静止无功补偿器,通过仿真验证了分序控制策略和子模块电容电压分布式控制策略的有效性。     

T型三电平逆变器的共模干扰机理研究

通过对T型三电平逆变器拓扑结构和工作模态的分析,得出逆变器共模电压的主要产生原因,推导了传统正弦PWM控制下共模电压的傅立叶表达式,并分析了其谐波成分。提出了T型三电平逆变器的共模传导电磁干扰高频等效电路模型,将基于该模型的共模电流频谱仿真结果和在T型三电平逆变器实验样机上获取的实测结果进行了对比分析,二者相互吻合,验证了本文提出的高频等效电路模型。本文的研究成果为T型三电平逆变器的共模电磁干扰抑制提供了重要的基础。     

T型三电平拓扑及其中点电位平衡控制策略

相比于传统的两电平拓扑,T型三电平拓扑具有电磁干扰低、效率高、输出谐波含量低等优点。本文对T型三电平变流器的拓扑结构进行了分析,研究了T型三电平拓扑的工作规律和控制方法,将空间矢量调制技术应用到T型三电平拓扑的控制中。针对T型三电平拓扑逆变器中点电位平衡控制难题进行了分析和研究,对其中一个电容的电荷量进行PI调节控制,使其电压始终维持在直流电源电压的一半,从而很好地控制了中点电压的波动。此外,该方法还可以有效地避免直流侧电容参数差异对中点电压的影响。仿真结果证明了本文方法的可行性和有效性。     

三电平STATCOM的电压和电流波形分析

三电平静止同步补偿器（STATCOM）在配电网无功补偿领域发挥重要的作用。在不考虑系统有功损耗的情况下,对三电平STATCOM在基频调制方式下的电压和电流进行了理论分析,给出了相应的解析表达式。利用Matlab／Simulink对三电平STATCOM的瞬时有功功率和无功功率变化情况以及电压和电流波形进行了仿真分析。仿真结果表明所提出的电压和电流理论分析方法是正确、有效的,可推广应用于其他类似结构的电力电子电路的理论分析与仿真研究中。     

混合级联逆变器在STATCOM中的应用研究

随着多电平逆变器在电力系统无功功率补偿领域的广泛应用,为了对目前应用的静止同步补偿器(STATCOM)进行改进,提出了将2H桥与3H桥混合级联逆变器作为STATCOM的拓扑,运用EPWM进行调制的解决方案.该方案可以省去庞大笨重的变压器,减小功耗,降低榆出谐波含量.文章对基于混合级联逆变器的STATCOM的工作原理进行了分析,在完成理论研究的基础上,利用电力电子仿真软件Simplorer进行了仿真研究,仿真结果表明,混合级联STATCOM具有输出波形质量好,动态响应速度快的优点.     

新型三电平拓扑的无功补偿器控制研究

分析了传统二极管箝位型三电平无功补偿器的原理,指出其存在器件耐压水平低、功率等级低的缺点。提出一种新型的T型三电平拓扑无功补偿器,通过开关器件的串联提高耐压水平与功率等级。采用电网电压定向的矢量控制策略对有功无功电流进行解耦控制,引入零序电压注入的中点电压控制方案实现正负母线的均压。通过搭建仿真模型验证了所提方案的有效性,实现了无功电流的快速补偿。     

混合级联逆变器在STATCOM中的应用研究

随着多电平逆变器在电力系统无功功率补偿领域的广泛应用,为了对目前应用的静止同步补偿器（STATCOM）进行改进,提出了将2H桥与3H桥混合级联逆变器作为STATCOM的拓扑,运用EPWM进行调制的解决方案。该方案可以省去庞大笨重的变压器,减小功耗,降低输出谐波含量。文章对基于混合级联逆变器的STATCOM的工作原理进行了分析,在完成理论研究的基础上,利用电力电子仿真软件Simplorer进行了仿真研究,仿真结果表明,混合级联STATCOM具有输出波形质量好、动态响应速度快的优点。     

基于模块化多电平的静止无功补偿器故障容错控制

提出了一种基于模块化多电平（MMC）技术的新型静止无功补偿器（STATCOM）的拓扑结构,指出该拓扑结构具有模块化程度高、可靠性好、便于维护及容量拓展等特点,是一种极具发展潜力的拓扑结构。考虑到模块化多电平换流器各桥臂由大量子模块级联而成,容易出现可靠性问题,在对已有级联H桥多电平换流器容错保护方案分析的基础上,提出了适合基于模块化多电平结构的静止无功补偿器的故障容错策略。该方法通过将冗余子模块设置在热备用状态,可以在子模块发生故障时迅速投入冗余模块,从而保证静止无功补偿器的正常工作。在此基础上,进一步根据发生故障模块数,采取多目标控制策略,最大化地提高了静止无功补偿器的工作范围。时域仿真的结果表明,所提出的故障容错控制策略可有效地提高了静止无功补偿器的运行可靠性,具有一定的工程意义。     

采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器

提出一种采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器(GAPF),其具有更高的等效开关频率和电压等级,适合在高压大功率领域中应用.详述了三电平GAPF的拓扑结构、工作原理和控制方法.为克服特定消谐技术实时性差且不利于中性点电压的调节等缺点,采用空间矢量调制技术,并提出一种定量计算小矢量占空比的方法,可实现三电平逆变器直流侧电容电压的精确平衡.仿真结果证明三电平GAPF可以有效地实现无功补偿、谐波抑制、负序滤波等功能,并大幅降低对网侧滤波电抗容量的要求.     

动车组三相三电平T型逆变拓扑及其简化调制

针对传统动车组NPC三电平逆变器拓扑结构和调制算法的复杂性,对T型拓扑进行分析,阐述了T型拓扑的特点和能平衡器件损耗的优点。进一步简化了三电平逆变的SVPWM调制方法,同时对中点电压不平衡引入调节系数进行控制。最后进行了仿真验证。结果表明,T型结构引入中点电位调节系数后具有较好的带不平衡负载的能力,证实了T型结构的正确性与在动车组牵引传动中应用的有效性。     

新型Z源T型五电平逆变器及其调制策略

针对传统二极管中点钳位三电平与五电平逆变器需要大量钳位二极管、结构复杂、可靠性差、二极管开关损耗较大,以及传统Z源两电平逆变器电容电压应力较高、升压能力不足、功率较低等问题。首先,提出了一种T型五电平逆变器拓扑,该拓扑省去了大量钳位二极管,结构简单,开关损耗小,功率等级高;其次,结合Z源网络与该T型五电平拓扑,得到一种新型Z源T型五电平逆变器拓扑,与传统Z源逆变器相比,在相同的电压增益下,该新型逆变器有效降低了开关器件电压与电容电压;再次,将Z源网络中的电感用升压单元代替,进一步增强了其升压能力;最后,设计了该新型逆变器的同向载波调制策略。仿真实验证明了所提拓扑的正确性与调制策略的有效性。     

高增益电源嵌入双准Y源T型三电平逆变器

针对传统的Trans-Z、Γ-Z源三电平逆变器电压增益小、器件电压应力高等问题,提出了一种高增益电源嵌入双准Y源T型三电平逆变器电路拓扑.首先对电路的结构和工作原理进行了分析,通过公式推导证明了其稳态性能,显著增加了逆变器的升压能力,有效减小了电容器、二极管的电压应力,提高了阻抗源网络输出电压的平滑度和逆变器控制的灵活性.然后,用Matlab/Simulink软件进行了仿真分析.最后,搭建实验样机进行验证.仿真和实验结果均证实了电路拓扑的可行性和优越性.     

高压大容量静止同步补偿器的优化节能运行

为了实现高压大容量静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的节能运行,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,从STATCOM的器件选择、控制方式、控制策略等多方面进行了讨论。对比了IGBT、IGCT和IEGT等功率开关器件的开通损耗、关断损耗和驱动功率,提出从节能角度采用IEGT更适合目标系统。分析了硬开关PWM逆变器的缺点,提出在链式STATCOM的PWM控制方式逆变器中采取辅助谐振软开关拓扑结构,可减少损耗,应对逆变器载波频率、无功波形质量和装置损耗之间的矛盾。考虑到目标STATCOM的并联连接方式,基于对现场运行数据的分析,建立了多台STATCOM并联运行的节能优化数学模型,可用于制订节能运行策略。基于对广东电网暂态无功需求的分析,提出STATCOM与传统的电容/电抗器无功补偿设备配合控制策略:STATCOM优先动作,需要补偿的稳定容量达到设定限值后,转投/切电容器或电抗器。仿真结果与现场测试数据表明,采用以上节能方式,可降低约30%的STATCOM损耗。     

新型Z源T型五电平逆变器及其调制策略EI北大核心CSCD

针对传统二极管中点钳位三电平与五电平逆变器需要大量钳位二极管、结构复杂、可靠性差、二极管开关损耗较大,以及传统Z源两电平逆变器电容电压应力较高、升压能力不足、功率较低等问题。首先,提出了一种T型五电平逆变器拓扑,该拓扑省去了大量钳位二极管,结构简单,开关损耗小,功率等级高;其次,结合Z源网络与该T型五电平拓扑,得到一种新型Z源T型五电平逆变器拓扑,与传统Z源逆变器相比,在相同的电压增益下,该新型逆变器有效降低了开关器件电压与电容电压;再次,将Z源网络中的电感用升压单元代替,进一步增强了其升压能力;最后,设计了该新型逆变器的同向载波调制策略。仿真实验证明了所提拓扑的正确性与调制策略的有效性。     

混合有源中性点箝位型七电平逆变器及其控制策略

为了减少开关器件数量、提高效率、降低逆变器体积,本文提出了一种新型混合有源中性点箝位型七电平逆变器拓扑。该逆变器的每相桥臂由一个T字型三电平拓扑和一个有源中性点箝位型三电平拓扑两部分组成,通过与有源中性点箝位型和层叠式多单元的七电平拓扑的对比,可以发现所提出七电平拓扑具有开关器件少、损耗低和控制策略简单等优点。首先对逆变器的电流传输路径及其工作模态进行了分析,阐述了七电平空间矢量调制的基本原理,使用选择冗余矢量的方法设计了可同时控制悬浮电容电压和中性点电压的综合控制器。最后使用搭建的仿真和实验平台,在不同调制度和功率因数条件下进行了仿真和实验研究,验证了所提出拓扑和控制策略的可行性与有效性。