【摘 要】
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电力系统不断发展给我们带来方便的同时,大量非线性和高电压等级负荷的投入,电能质量问题随之而来。静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)对于电力系统中无功功率的吸收
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电力系统不断发展给我们带来方便的同时,大量非线性和高电压等级负荷的投入,电能质量问题随之而来。静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)对于电力系统中无功功率的吸收和补偿,有着更优越的表现,成为许多学者和企业的关注重点。而SVG往高压大容量的发展给模块化级联多电平变换器(Modular Multilevel Cascade Converter,MMCC)的应用研究提供了条件。当需要提高电压等级和增加容量时,仅通过增加模块数即可完成。模块数变多使得电平变多,输出波形更接近正弦波,因而谐波含量更小。首先介绍了MMCC的工作原理,推导了单相MMCC-SVG的数学模型。针对在MMCC领域应用较为广泛的载波移相SPWM(Carrier Phase Shifted PWM,CPS-PWM)和最近电平逼近调制策略(Nearest Level Modulation,NLM)进行了详细的对比,并研究了两种调制策略的子模块均压控制方法,总结了CPS-PWM和NLM的优缺点,为PWM+NLM混合调制技术做铺垫。对于单相MMCC-SVG又介绍了区别于三相SVG的基于瞬时值跟踪的无功功率控制方法。其次,本文提出在MMCC领域,将应用较为成熟的CPS-PWM与NLM结合起来,提出PWM+NLM混合调制技术。该调制技术综合了PWM输出电压波形中低次谐波含量小与NLM的低开关频率两个优点,同时一定程度上有效避免了PWM开关频率过高,以及NLM调节性能较差的缺点。对于适用于PWM+NLM混合调制技术的子模块均压控制方法分为两部分,即电压排序法和PI调节法。这样在单相MMCC-SVG中混合了两种调制策略和两种子模块均压控制方法。通过理论分析和公式推导得出将PWM+NLM混合调制技术应用于MMCC-SVG的控制方法。接着,本文在深入研究MMCC工作原理和控制方法后通过引入触发脉冲的00状态,提出一种在子模块中上下两个IGBT非互补导通的方式,区别于传统的较为死板的互补导通方式。巧妙地避开桥臂过零点时的障碍,实现了开关频率的降低。最后在PSCAD/EMTDC环境下搭建了5电平MMCC-SVG仿真模型仿真了所提的PWM+NLM混合调制技术和非互补导通方式,并在5电平MMCC-SVG硬件平台上进一步实现并研究了MMCC-SVG的动态响应和无功电流控制效果。
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