【摘要】：多電平變換器以其電能質(zhì)量高、效率高、功率大等特點被廣泛應用在高壓大功率領域,但隨著該領域對變換器的性能和功能需求的不斷增加,傳統(tǒng)的結構的變換器越來越顯現(xiàn)出其不足,比如所需功率器件較多、結構較為復雜、功能性不足等問題�；旌夏孀兤髂軌虿捎酶俚墓β势骷䦟崿F(xiàn)較多的輸出電平,從而可以簡化變流器結構,降低成本,減小體積�；旌夏孀兤髦饕侵赣刹煌妷旱燃�、不同結構的功率單元或不同功率等級的開關器件組合成的電力電子變換器,這種組合可以使混合逆變器繼承原始功率單元的某種特性,從而達到改善其工作特性的目的。本文以兩種混合逆變器為研究對象,對其各自的工作特性與控制方法做了研究,一種是混合級聯(lián)7電平逆變器和另一種是混合級聯(lián)多電平靜止同步補償器�；旌霞壜�(lián)7電平逆變器使用較少的開關器件實現(xiàn)了較高的電能質(zhì)量,但是混合調(diào)制法會使其低壓單元直流側發(fā)生電流倒灌問題,不利于其實用化。混合頻率載波調(diào)制法可以解決電流倒灌問題,但是其高壓單元運行頻率過低,對其電能質(zhì)量有很大影響,因此提出了改進混合頻率載波調(diào)制法。改進后的方法利用單極倍頻調(diào)制使高壓單元在開關頻率不變的情況下等效載波頻率加倍,即提高了輸出電能質(zhì)量,又保留了混合頻率載波調(diào)制法可消除功率環(huán)流的優(yōu)點。對裝置的多重化整流電路進行了研究,并證明了其不存在功率環(huán)流。最后,在MATLAB/Simulink下進行了仿真,驗證了所提出的方法�；旌霞壜�(lián)多電平靜止同步補償器(HCMC-STATCOM)結合了三相橋逆變器結構簡單與級聯(lián)H橋逆變器輸出電能質(zhì)量好的優(yōu)點。由于三相橋單元存在公共直流側,其可進行相間能量交換,因此具有一定的不平衡電流補償能力。對HCMC-STATCOM的補償原理進行了研究,首先推導了HCMC-STATCOM整形電路直流側平衡所需的零序電壓,然后求出了HCMC-STATCOM可補償電流的不平衡度范圍。與相同輸出電壓水平的鏈式星形STATCOM相比,HCMC-STATCOM的補償范圍更廣。研究了HCMC-STATCOM的控制系統(tǒng),通過正、負序分開解耦的方法完成了對補償電流的控制,并且給出了其三相橋單元與整形電路的直流側平衡控制策略。最后,對HCMC-STATCOM在MATLAB/Simulink仿真平臺下搭建了模型,仿真結果與理論分析基本一致。
[Abstract]:Multilevel converters are widely used in high-voltage and high-power fields because of their high power quality, high efficiency and high power. However, with the increasing demand for the performance and function of the converters in this field, Traditional converters have more and more disadvantages, such as more power devices needed, more complex structure, insufficient function and so on. The hybrid inverter can use fewer power devices to achieve more output levels, which can simplify the converter structure, reduce cost and reduce the volume. Hybrid inverters mainly refer to power electronic converters composed of different power units with different voltage levels, different structures or switching devices of different power levels. This combination can enable the hybrid inverter to inherit some characteristics of the original power unit. In order to achieve the purpose of improving its working characteristics. In this paper, two hybrid inverters are studied, and their respective working characteristics and control methods are studied. One is a hybrid cascaded 7-level inverter and the other is a hybrid cascade multilevel static synchronous compensator. The hybrid cascaded 7-level inverter uses fewer switching devices to achieve high power quality, but the hybrid modulation method will cause the DC side of the low voltage cell to produce current backflow problem, which is not conducive to its practicality. The hybrid frequency carrier modulation method can solve the problem of current backflow, but its high voltage unit has low operating frequency, which has great influence on its power quality. Therefore, an improved hybrid frequency carrier modulation method is proposed. The improved method uses unipolar frequency doubling modulation to double the equivalent carrier frequency of the high voltage unit under the condition of constant switching frequency, which not only improves the output power quality, but also retains the advantage that the hybrid frequency carrier modulation method can eliminate the power circulation. The multiplex rectifier circuit of the device is studied, and it is proved that there is no power circulation. Finally, simulation is carried out in MATLAB / Simulink to verify the proposed method. Hybrid cascaded multilevel static synchronous compensator (HCMC-STATCOM) combines the advantages of simple structure of three-phase bridge inverter and good output power quality of cascaded H-bridge inverter. Because of the common DC side of the three-phase bridge element, it can exchange energy between phases, so it has a certain compensation ability of unbalanced current. The compensation principle of HCMC-STATCOM is studied. The zero-sequence voltage required for DC side balance of HCMC-STATCOM shaping circuit is derived, and the unbalance range of compensating current of HCMC-STATCOM is obtained. The compensation range of HCMC-STATCOM is wider than that of chain star Statcom with the same output voltage level. The control system of HCMC-STATCOM is studied. The compensation current is controlled by decoupling the positive and negative sequence, and the balance control strategy of the three-phase bridge unit and the shaping circuit is given. Finally, the model of HCMC-STATCOM based on MATLAB / Simulink simulation platform is built, and the simulation results are in good agreement with the theoretical analysis.
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM464

【參考文獻】

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本文編號：2121386