基于载波相移pwm技术的级联型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

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1、中文题名基士巍选扫壁里迎M垫盔煎丝丛型銮速鲞丛甚查查盈垫盎婆达鲞主煎座旦英文题名￡型血P丛盟S丛鱼盟里地丝旦签鳗￡垦§堕盘￡Q丛Q丛￡anditsApplicationtoActivePowerFilter博士后姓名王童歪流动站(一级学科)名称电氢王程专业(二级学科)名称电力电王区电力佳动合作教授韭鲑超研究工作起始时间2QQ31三研究工作期满时间2QQ5：3提交报告日期2QQ5：3浙江大学博士后研究报告摘要摘要大功率电力电子装置的应用越来越广泛。传统的多重化结构必须通过电力变压器或电抗器实现变流器单元间的联结。变压器或电抗器的价格、尺寸、

2、效率及可靠性等阻碍了多重化结构功率等级的继续提升。多电平变流器的出现，为解决这一问题提供机会。在大功率电力电子装置上出现的另一大问题就是大功率器件的工作频率较低，无法应用PWM技术等优秀的调制技术。本研究报告正是针对上述问题展玎的。本研究报告以级联型变流器及其开关控制策略为对象，在理论和实践上进行了深入的研究；并以并联有源滤波器系统为平台对其工程应用进行了初步韵探讨。在各种多电平变流器拓扑结构中，级联型多电平变流器所需的元器件数目最少；由于采用独立直流结构，因此直流侧的均压问题相对容易解决；每个基本单元的电路结构完全一致，更有利于模块化和

3、冗余设计。级联型多电平变流器的缺点是在需要提供有功功率的场合需要独立的直流电源；这就增加了系统的造价，降低了性价比。而在电力有源滤波器(APF)qa不需要直流电源提供能量。显然，级联型多电平变流器在APF系统中有很大的优势。多电平变流器的刃：关控制策略决定着变流器本身的输入输出关系、频谱特性以及传输带宽。深入研究多电平变流器的开关控制策略，能够对变流器能够实施更有效、更准确的控制。目前，对于多电平变流器开关调制策略的研究主要集中在新型调制策略的发明、已有调制策略的扩展应用等方面，而对各种调制策略的深入理论研究和定量数学分析则很不够。本研究

4、报告在对载波相移SPWM、错时采样SVM以及基于载波组的PWM等开关调制策略的定量数学分析方面进行了较为深入的研究，得到一些重要结论。这为在不同工况下选择最佳的开关调制策略提供了指导性帮助。载波相移PWM技术(包括载波相移SPWM、错时采样SVM)能够在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果，通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移，因而具有良好的谐波特性，是优秀的开关调制策略。在并联有源滤波器系统中，由于直流侧不需要提供有功功率，级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥；而载波相移PWM技术良好的谐波传输

5、特性也可以得到良好的利用。因此，本研究报告将二者结合起来，提出了基于载波相移PWM技术的级联型多电平变流器并联APF系统的电路拓扑结构，并在谐波及无功检测、交直流控制策略和系统参数设计等方面进行了系统的分析。在此基础上进行了仿真研究。多电平变流器的开关器件数目远大于常规的桥式PWM变流器，而常用的微控制芯片难以提供足够的PWM触发脉冲。适用于多电平变流器的多路PWM发生器可以通过FPGA实现。本研究报告给出了利用FPGA构造三相五电平变流器24路PWM波形发生器的办法。在理论分析和仿真研究的基础上，本研究报告设计了基于三相缴联型五电平变流

6、器的并联APF系统样机，进行了系统实验，给出了实验结果。实验结果表明基于载波相移PWM技术的级联型多电平变流器并联APF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好的谐波及无功补偿效果，有良好的工业应用前景。关键词：级联型多电平变流器，并联APF，开关调制策略，载波相移PWM浙江大学博士后研究报告AbstractLargecapacitypowerelectronicequipmeritiswidelyappliedincreasingly．Intra—ditionalmulti—modularconverterstructure．power仃

7、ansfcIrulerorinductormustbeusedtolinktheconverterunitswitheachother．Thecost，bulk，efficiencyandreli—abilitybecomeobstaclestoexMtthepowerratioofmulti—modularconverterstruc—ture．Theappearanceofmultilevelconvertergivesallopportunitytoovercometheseobstacles．Oneotherimportantob

8、staclelargecapacitypowerelectronicequipmentfacedisthatthelargepowerdevicecannotworkathighswitchf