【摘要】：多電平變換器被廣泛應(yīng)用于各種中高壓、大功率場(chǎng)合,例如電機(jī)拖動(dòng)、高壓直流輸電、柔性交流輸電系統(tǒng)等。而層疊式多單元變換器(Stacked Multicell Converter,SMC)作為一種新型多電平變換器拓?fù)?受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。由于直流側(cè)分裂電容以及懸浮電容的存在,該拓?fù)淙菀装l(fā)生中點(diǎn)電壓以及懸浮電容電壓不平衡的現(xiàn)象。針對(duì)以上問題,本文進(jìn)行深入分析與研究。詳細(xì)討論了層疊式多單元變換器的基本工作原理,包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、開關(guān)狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)方案以及自平衡特性、預(yù)充電策略。并在此基礎(chǔ)上針對(duì)傳統(tǒng)載波移相調(diào)制諧波性能較差等問題,分析了一種適用于五電平SMC的旋轉(zhuǎn)載波調(diào)制策略。由于實(shí)際應(yīng)用中不理想因素的存在,包括死區(qū)時(shí)間、控制精度限制、控制延時(shí)、寄生參數(shù)、負(fù)載不對(duì)稱性等,傳統(tǒng)的懸浮電容自平衡策略無法保證SMC懸浮電容電壓的可靠平衡。針對(duì)該問題,分析了三種適用于五電平SMC的懸浮電容電壓主動(dòng)平衡控制策略,包括邏輯公式平衡法、代價(jià)函數(shù)平衡法以及P控制器平衡法。通過仿真與傳統(tǒng)的載波移相調(diào)制對(duì)比,驗(yàn)證了三種算法的可靠性以及有效性。針對(duì)直流側(cè)中點(diǎn)電壓不平衡的問題,由于中點(diǎn)電壓波動(dòng)與懸浮電容電壓波動(dòng)之間存在耦合關(guān)系,首先分析直流側(cè)電壓以及懸浮電容電壓波動(dòng)模型。并在此基礎(chǔ)上,針對(duì)基于ACVB(Active Capacitor Voltage Balancing)平衡控制策略零序電壓選擇空間不足以及直流側(cè)與懸浮電容電壓耦合處理不充分的問題,提出一種基于最優(yōu)零序的直流側(cè)聯(lián)合懸浮電容平衡策略。該方案通過計(jì)算中點(diǎn)補(bǔ)償電流大小,將相應(yīng)的最優(yōu)零序分量注入三相調(diào)制電壓之中以補(bǔ)償直流側(cè)的波動(dòng)。針對(duì)懸浮電容電壓波動(dòng),通過改變相應(yīng)開關(guān)矢量的占空比時(shí)間以定量的補(bǔ)償懸浮電容波動(dòng)。仿真表明,兩種方法在調(diào)制比較高時(shí)平衡效果一致,但在低調(diào)制比工況以及動(dòng)態(tài)性能上存在較大差別。設(shè)計(jì)并搭建了五電平層疊式多單元變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)本文所提出的平衡策略進(jìn)行驗(yàn)證與分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明以上策略的正確性以及有效性。
【圖文】：

的工作原理，為進(jìn)一步分析該拓?fù)涞碾娙萜胶獠呗宰龊脺?zhǔn)備。逡逑２．１層疊式多單元變換器簡(jiǎn)介逡逑一個(gè)基本的單相層疊式多單元變換器如圖２＿１所示，它是由多個(gè)如圖２－２所示逡逑的基本換流單元（Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ邋Ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ邋Ｃｅｌｌ）堆疊而成［３］。逡逑：／邋／邋／邐逡逑ｃ２邋Ｓｉ３２邐ＣＡ２２邐ＣＡｎ邐ｙ逡逑＝４＝邋Ｃ－邐＝４＝邐＞邋Ｓｔａｇｅ邋ｎ－２逡逑ｒ邐°Ｘ３２邐°ｘ２２邐，邐ｉ邐＊＾ｘｌ２邐ｆ逡逑Ｊ邋°邋■邋￣義￣￣ｆ邐—＇邐義￣￣／—逡逑ｃN邐＾N邐Ｉ１，１邋Ａ．逡逑Ｔ邐－ｒ邐Ｉ邋心丨丁逡逑邐邐Ｘ邐邐Ｉ邋NB丨邋Ｉ邐義逡逑Ｋ邐＾邋＾邐Ｊ邐．邐＇逡逑Ｙ逡逑Ｃｅｌｌ邋ｐ＝３逡逑圖２－１層疊式多單元變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｆｉｖｅ邋ｌｅｖｅｌ邋ｓｔａｃｋｅｄ邋ｍｕｌｔｉｃｅｌｌ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ逡逑規(guī)定橫向換流單元個(gè)數(shù)為ＳＭＣ的單元（Ｃｅｌｌ）數(shù)；？，縱向換流單元個(gè)數(shù)為ＳＭＣ逡逑的層（Ｓｔａｃｋ）數(shù)ｍ則圖２－１中展示的是一個(gè)；？＝３，邋ｈ＝２的ＳＭＣ拓?fù)�。為了后續(xù)統(tǒng)一，逡逑５逡逑

有研究表明［７］，當(dāng)層數(shù)３時(shí)，難以通過軟件控制的方式維持直流側(cè)中點(diǎn)電逡逑壓平衡，所以大量研究工作都只針對(duì)《邋＝邋２的ＳＭＣ展開。對(duì)于兩層ＳＭＣ而言，如逡逑圖２－３所示，，當(dāng)Ｔ！導(dǎo)通Ｔ３關(guān)斷或Ｔ３導(dǎo)通Ｔ！關(guān)斷時(shí)，外側(cè)開關(guān)管乃或乃將會(huì)承逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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2 楊宏,阮新波,嚴(yán)仰光;采用SVM控制的四橋臂三相逆變器[J];電氣傳動(dòng);2003年02期

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本文編號(hào)：2618750