级联h桥型svg功率单元设计及控制策略的研究

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1、国内图书分类号：TM714学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文级联H桥型SVG功率单元设计及控制策略研究硕士研究生：苏健导师：国海峰副教授申请学位：工学硕士学科：电力电子与电力传动所在单位：电气工程系答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM714U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDESIGNOFPOWERCELLOFCASCADEDHBRIDGESVGANDRESEA

2、RCHONCONTROLSTRATEGYCandidate:SuJianSupervisor:AssociateProf.GuoHaifengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerElectronicsandPowerDrivesAffiliation:Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence:July,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTec

3、hnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着人们对电能质量要求的不断提高，柔性交流输电系统（FACTS）近年来发展迅速。SVG作为其中的重要一员，控制性能优越，补偿效果佳，能有效抑制电压波动与闪变，消除谐波，已经成为FACTS装置的研究方向与热点。本文的研究对象是级联H桥型SVG，与多重化变压器的结构相比，它避免了价格昂贵、体积大、损耗大以及变压器的铁磁非线性等缺点，同时与其他多电平结构相比，级联H桥型SVG的结构简单、所需元器件少、易于实现模块化设计。本文首先分析了SVG的无功补偿原理，然后对常用的两种调制策略进行仿真分

4、析，最后采用单级倍频CPS-SPWM的调制方法，使用一对反相的正弦调制波与三角载波进行比较，可以使等效开关频率提高2N倍，控制策略包括直流侧电容电压控制和交流侧控制，直流侧采用有功电压矢量叠加的控制方法，维持直流电容电压为恒值；交流侧则采用状态反馈解耦控制，能够实现有功电流和无功电流的完全解耦。仿真结果表明本文所采用的调制策略和控制策略具有响应快、补偿效果好、直流侧电容电压保持平衡的优点。其次，对级联SVG的功率单元进行了设计。根据功率单元要实现的具体功能，设计了IGBT驱动电路、信号采样电路、开关电源电路、光纤接口电路和FPGA

5、的SPWM产生电路，同时还分析了主电路的损耗，并设计了散热环节。最后，通过实验对功率单元的电路功能进行调试。结果表明各部分组成电路工作正常、性能良好，证明本文所设计的功率单元基本达到要求，为级联SVG装置的完成打下了坚实基础。关键词：级联H桥；SVG；单极倍频CPS-SPWM；状态反馈解耦控制；电容电压平衡控制；功率单元-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeraisedrequirementofelectricpowerquality,flexibleACtransmissionsystemhasbee

6、nrapidlydevelopedinrecentyears.Asoneoftheimportantmemberinit,SVGhasalreadybecomeahotresearchtopicanddirectionofFACTSequipmentsbecauseofitssuperiorcontrolperformanceandgoodcompensationeffect.Itcaneffectivelysuppressvoltagefluctuation,andreduceharmonics.Thispaperanalyze

7、dthecascadedH-bridgeSVGwhichavoidsthehighcost,hugevolume,highlossandtransformerferromagneticnonlinearcausedbymultipleoftransformerstructureandhasseriesofadvantagesofsimplestructure,lessdevices,easytoachivemodulardesignandpackagingcomparedwithothermultilevelstructure.T

8、hispaperanalyzedthebasiccompensationprincipleofSVGfirstly,thencomparedandanalyzedthetwocommonlyusedmodulationstrategies,fina