21电平H桥级联STATCOM调制技术仿真研究

H桥级联作为STATCOM主电路拓扑的主要结构,其调制策略是衡量STATCOM输出性能的一个重要指标。通过构建21电平H桥级联主电路结构并搭建载波移相(SPWM)和载波层叠式(SPWM)调制仿真模块。仿真结果表明载波移相调制能平衡各功率单元,但导致开关信号谐波增大;层叠波脉宽调制输出电压谐波低于载波调制,但各功率单元不平衡,易损坏开关器件。针对两种调制策略的优缺点提出了一种新的载波移相层叠波调制策略。仿真验证表明载波移相层叠波SPWM调制策略能够有效平衡功率单元和能降低开关信号的谐波含量。     

基于MMC模块化多电平STATCOM的环流抑制均压控制策略研究

笔者对模块化多电平换流器(MMC)的运行特点进行分析研究,推导了基于MMC的静止无功补偿器(STATCOM)的数学模型。研究表明通过控制MMC桥臂的相内电流icirj可以实现对每个桥臂内电容总能量的控制,使MMC桥臂电容电压平衡。基于此理论,文中提出了一种带相内电流抑制控制器的均压控制方法,调制策略采用改进的载波移相调制策略(carrier phase shifted SPWM,CPS-SPWM),并在此基础上设计了基于MMC模块化多电平STATCOM的整体控制方案。仿真结果表明了文中理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

载波移相SVPWM在级联STATCOM中运用的研究

在分析载波移相正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基础上,提出载波移相SVPWM算法。通过仿真证明了该算法不仅能实现传统载波移相SPWM的调制效果,且具有直流母线电压利用率高、电流调节能力强等特点。搭建了一套静止同步补偿器(STATCOM)样机,将载波移相SVPWM算法运用至其中,给出了控制策略,现场运行结果表明采用该算法的级联STATCOM具备良好的无功补偿与谐波抑制效果。     

基于单载波调制的链式STATCOM电容电压均衡控制方法研究

为解决链式STATCOM电容电压均衡问题,探讨了一种单载波调制电压均衡方法。针对单载波调制的链式STATCOM,采用电压解耦控制实现其总体有功功率控制,在均压控制方面,采用能量交换法和循环换位法相结合的均衡控制策略,在实现电压动态平衡的同时提高了稳态平衡精度。为使工作模式可靠切换,提出了一种切换控制方法。最后,仿真实验结果验证了该控制方法的有效性和可行性。     

基于MMC拓扑STATCOM综合控制策略研究

针对基于模块化多电平变换器(Modular Multilever Converter,简称MMC)的静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)提出了一种综合控制策略。根据MMC-STATCOM在不同工作状态下的性能要求以及最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,简称NLM)和载波移相SPWM(Carrier Phase Shifted SPWM,简称CPS-SPWM)两种控制策略的不同特点,在不同工作阶段分别选择合适的控制策略。基于瞬时无功功率理论,通过在d轴和q轴上分别叠加有功分量和无功分量的方法,在恒频启动阶段采用最近电平逼近调制并在电压外环采用斜坡控制,实现子模块电容电压快速稳定上升,在稳态阶段采用载波移相SPWM的分级控制,实现稳态时系统具有较好的输出性能。最后,综合控制策略进行了实验验证。     

载波移相SPWM开关频率的选取

载波移相正弦脉冲宽度调制(SPWM)应用于高压大容量链式多电平逆变器场合时,若载波频率太低,各载波初相位对输出电压相位影响较大,可能造成链式逆变器各单相桥榆出电压基波初相位存在明显差异,引起电容电压不平衡.推导了载波移相SPWM输出电压的数学表达式,分析了低开关频率下输出电压的谐波特性及其对逆变器运行的影响,提出应选择较高的载波频率.数字仿真和物理实验结果表明.在一相串联桥数大于4时,选择高于300 Hz的载波频率.可保证各桥输出电压初相位差异小于0.5°对电容电压的影响可忽略.     

基于CPS-SVPWM调制的链式STATCOM直流侧电压控制策略

在高压场合(10 kV或35 kV),可以采用H桥级联的链式星形STATCOM进行无功补偿。采用传统SPWM调制时,其直流电压利用率不高,需要多个H桥级联,成本较高、可靠性较低。空间矢量调制技术(SVPWM)有提高电压利用率的优点,可以有效的减少H桥的个数,但当电平数较多时,其计算过于复杂。因此文中介绍了一种应用于星形连接链式STATCOM的简化SVPWM算法,将两电平空间矢量调制技术与载波移相调制技术相结合,能够有效提高直流电压利用率并且降低计算的复杂性;在此基础上,文中提出一种直流电压分层控制策略,以实现各H桥直流侧电压的稳定与均衡。在仿真软件PSCAD中搭建模型进行仿真,验证了该调制算法及直流电压控制策略的正确性及可行性。     

基于载波移相PWM控制策略的±200MVA级链式STATCOM的直流电容电压控制方法

本文详细描述了载波移相PWM控制策略,给出了基于载波移相PWM的直流电容电压平衡控制方法,使其适应南方电网±200MVA链式STATCOM的性能要求。     

采用载波移相脉宽调制算法的模块化多电平逆变器研究

从模块化多电平逆变器的拓扑结构和工作原理入手,建立MMC的等效数学模型,介绍了载波移相正弦脉宽调制策略应用于MMC的实现方法,讨论了两种不同的电容电压控制策略,并在MATLAB/Simulink中对基于CPS SPWM调制策略的MMC逆变系统进行建模仿真,对比分析了阻感负载下电压闭环均衡策略和电压排序均衡策略的控制效果,验证了CPS SPWM调制策略应用于MMC的优点。     

链式STATCOM单极倍频载波移相技术的研究

调制技术是链式STATCOM控制系统的核心部分,为了实现装置的高性能控制,采用单极倍频和载波移相相结合的调制技术。论文介绍了链式STATCOM的主电路结构,研究了单极倍频载波移相调制技术在链式STATCOM中的应用,通过详细的数学分析论证了其特性;最后,搭建了仿真模型,仿真结果表明链式STATCOM采用单极倍频载波移相调制技术可以将等效开关频率提高2N倍(N指每相级联单元数),从而有效地降低了输出谐波含量。     

新型模块化多电平变换器的PWM控制

新型模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)通过子模块电压叠加输出高电压,输出电压谐波含量少,且无需额外的滤波器和变压器,十分适用于轻型直流输电系统中.由于MMC各桥臂级联多个子模块,各子模块中通过对直流储能电容器的双向PWM斩波输出需要的电压,这就需要对各子模块电容电压进行...     

电容均压三相四开关整流器多矢量模型预测控制

三相四开关整流器因其交流侧某一相直接连接在直流侧两电容中性点之间，存在着电容电压不平衡问题。为了保证电容电压平衡，且进一步提高三相四开关整流器控制系统的稳态性能，提出了一种电容均压的多矢量模型预测控制（multi-vector model predictive control，MVMPC）策略。针对三相四开关整流器无零矢量问题，建立等效零矢量模型；为保证直流电压的稳定，采用参考功率补偿策略来平衡直流侧电容电压；多矢量模型预测控制方面，每个采样周期选取两个基本电压矢量和一个等效零矢量，这使得等效合成矢量方向幅值均可调，扩大了等效合成矢量的作用范围，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，电容均压多矢量模型预测控制策略能使三相四开关整流器可靠稳定地运行，对功率、网侧电流、直流侧电容电压等有着良好的控制效果；与传统的模型预测控制策略（conventional model predictive control，CMPC）相比，所提控制策略具有更小的功率脉动以及更低的电流谐波含量，且开关频率恒定，谐波电流分布规律。     

基于载波相移THI-PWM技术的多电平逆变器研究

针对传统的电压型多电平逆变器直流电压利用率低的问题,在对载波相移SPWM调制技术进行数学分析的基础上,将三次谐波注入(Third Harmonic Injection,THI)的思想引入到载波相移技术中,提出了一种适用于多电平逆变器的载波相移THI-PWM调制技术,使得系统的波形系数从1.732上升到2,直流电压利用率提升15%左右。在Matlab/Simulink中搭建了三相五电平逆变器模型进行仿真验证,结果证明了该方法理论的正确性和可行性。     

五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

为了避免中点钳位/H桥五电平逆变器拓扑结构中因直流母线上存在2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拓扑。该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个三角载波周期内充、放电时间相等,即可实现钳位电容电压平衡控制。对此提出一种新型的SPWM控制策略,该策略采用方向相反的2个调制波对正、负半周期交错的三角载波进行调制,从而实现钳位电容充、放电平衡。以单相电容钳位五电平逆变器为例,对其拓扑结构和工作原理进行了详细分析,提出了钳位电容平衡控制策略,并通过仿真研究和实验结果验证了所提控制策略的正确性与可行性。     

载波调换调制技术在级联多电平SAPF中的应用

电容电压不平衡是影响级联H桥多电平并联有源电力滤波器(SAPF)安全可靠运行的关键问题。通过分析载波相移调制技术(CPS-SPWM)对直流侧电容电压的影响,提出了一种基于控制直流侧电容电压平衡的载波调换调制技术,确立了双电压环与电流环结合的三闭环SAPF控制策略。这种调制方式算法简单、易实现,能在较小开关频率下实现较好的补偿效果的同时,有效地解决级联H桥多电平SAPF直流侧电压平衡问题。仿真和实验证明,该载波调换调制技术是有效、实用的,能对直流侧电容电压平衡起到良好的控制效果。     

基于DSP新型PWM三相逆变器的研究

为了获得较好的逆变输出电压、较高的功率因数和较小的系统电流畸变率，已经使用了诸如可控整流、较大的滤波直流电容、复杂的控制器等手段。本文提出了一种新型三相不可控整流三相逆变器及其谐波消除PWM技术。并基于DSP对该逆变器进行了设计和分析，结合样机实验分析验证了新型逆变器的优越性。     

基于载波SPWM与SVPWM混合控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

针对空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)在功率因数较低的情况下,失去对钳位型三电平逆变器直流母线中点电位的控制效果的问题。通过研究载波正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)与SVPWM的本质联系,将从SVPWM调制原理出发,推导出控制中点电位所需的零序分量,构造相应的调制波,通过载波SPWM法抑制中点电位波动,从而提出一种基于载波SPWM与SVPWM混合控制的中点电位平衡策略。最后仿真结果验证了这种混合控制策略可以有效地抑制中点电位漂移。     

具备直流故障清除和自均压能力的MMC移位全桥子模块拓扑

模块化多电平换流器（MMC）可通过改进子模块拓扑实现对直流故障电流的清除,但大多数子模块不具备电容电压自均衡能力。在全桥子模块的基础上,推导了一种兼具故障电流自清除能力和模块电容电压自均衡能力的新型子模块：移位全桥子模块（OCFBSM）。该子模块由2个全桥子模块通过移位组合构成,正常工作时根据2个电容的连接关系运行在旁路、串联和并联3种状态,可不依赖于外加均压控制自动实现模块内电容电压均衡。发生直流短路故障时,OCFBSM通过将2个电容反向接入故障回路可自动清除直流故障电流。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了OCFBSM在直流故障电流清除和自均压方面的有效性,且故障闭锁后各子模块电容电压均衡,有利于MMC重启。     

静止无功发生器DC电压闭环控制下谐波分析

提出了基于SPWM控制方式的新型静止无功发生器的直流侧电压闭环控制方式^[1]。对电感、电容、调制比、载波比等参数对交流侧电流的谐波含量的影响作了仿真分析，并给出了实验结果及分析，验证了仿真结果的正确性。     

电网故障下的电能路由器直流电容电压平衡控制策略

针对传统方法无法实现电网故障下的电能路由器直流电容电压平衡问题,文中提出了三层结构的直流电容电压平衡控制策略。在对不平衡的功率进行理论分析的基础上,通过动态调整定义的加权系数,来灵活控制注入的零序电压和负序电流各自承担的相间移动功率,提高系统控制自由度。在MATLAB/Simulink环境下搭建电能路由器仿真平台,仿真结果表明:当某一相电网故障(电网电压跌落95%)时,采用单一的零序电压、零序电压和负序电流加权组合、单一的负序电流的注入均可实现电能路由器直流电容电压平衡控制目标。