用于配电网故障消弧的级联H桥多电平变换器设计及仿真.pdf

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1、研究与开发用于配电网故障消弧的级联H桥多电平变换器设计及仿真林先辉郭谋发张伟骏洪翠高伟(福州大学电气S-程与自动化学院，福州350108)摘要将级联H桥多电平变换器用于配电网单相接地故障的消弧，不仅能够满足配电网高电压大功率的要求，同时其良好的输出波形特性能够满足故障电流全补偿的要求。本文对该变换器进行设计，确定主电路参数，选择合适的控制策略并对其进行建模，同时采用悬浮电容为级联H桥多电平变换器提供直流电压，因此设计直流侧电容电压稳定电路，最后通过PSCAD／EMTDC对设计结果进行仿真验证。关键词：配电网；

2、单相接地故障；有源消弧；多电平变换器DesignandSimulationofCascadedHBridgeMultilevelConvertersUsedforFaultsArcExtinguishingofDistributionNetworksLinXianhuiGuoMoufaZhangWeUunHongCuiGaoWei(CollegeofElectricalEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou350108)AbstractCascaded

3、HBridgeMultilevelConvertersusedforsinglephasegroundingfaultsarcextinguishingcanmeetrequirementsofhighvoltageandhighpowerofthedistributionnetworks．Atthesametime，itcanmeettherequirementsoffaultcurrenttotalcompensationbecauseofthegoodoutputcharacteristics．This

4、paperdesignstheconverter．Itdeterminestheparametersofthemaincircuit．Thenchoosingappropriatecontrolstrategyandmolding．Besides，thedcvoltageisprovidedbycapacitor，SOitdesignsvoltagestabilizingcircuitofdcsidecapacitors．Finally,itverifiesdesignresultsbyusingPSCAD／

5、EMTDC．Keywords：distributionnetworks；singlephasegroundingfaults；activearcextinguishing；multilevelconverters我国配电网多采用小电流接地方式运行，单相使故障点恢复电压为零，从而实现电压消弧，该方接地故障是配电网中最常见的故障类型之一。当发法注入的零序电流能够实现电流全补偿【2]。文献【3】生单相接地故障时，为了防止故障扩大需要及时地提出了一种全补偿消弧线圈，在系统正常运行时消对故障点进行消弧。随着配电网络馈线

6、的增多以及弧线圈在谐振点附近运行，当发生故障时，由逆变电缆线路的铺设，采用传统的消弧线圈补偿后的故器产生一个注入电流对接地残流进行全补偿。文献障残流依旧较大，电弧难以熄灭。有源消弧能够对[4]提出了能适应线路结构动态变化的有源消弧算故障电流进行全补偿，使故障点迅速熄弧，因此成法，在配电网单相接地故障电阻较小时，采用电流为国内外的研究热点。中国矿业大学王崇林教授提消弧，控制故障点电流为零；在单相接地故障电阻出了基于变耦电抗法的三相五柱式消弧线圈，将消较大时，采用电压消弧，控制故障相电压为零。弧线圈和变压器结合，

7、利用改变互感器的耦合系数本文通过在配电网中性点接入大功率输出的级来调节电感，对电网电容自动跟踪调节l。长沙理联H桥多电平变换器，控制多电平变换器的输出对工大学曾祥君教授提出了通过基于脉冲宽度调制的故障电流进行补偿，使故障电弧迅速熄灭。对该变有源逆变器对配电网注入零序电流，控制零序电压，换器进行设计，包括主电路参数的选择、控制电路10I嘲l-I藏礅2015~12期研究与开发以及直流侧电容电压稳定控制电路的设计，使该变输出电平大小为(2Ⅳ+1)uc。换器能够快速跟踪参考电流，实现配电网单相接地2．2主电路级联数及

8、开关器件参数的选择故障故障消弧。最后对设计结果用PSCAD／EMTDC在载波频率和直流侧电压值相同的情况下，级进行仿真。联数越多，输出波形特性就越好，能够输出的最大电压值及装置容量也越高，但是级联数的增加必然1中性点经多电平变换器接地配电网导致投资成本、控制难度以及故障概率的增加。级图1为中性点经级联H桥多电平变换器接地的联H桥多电平变换器级联数的确定应当综合考虑配配电网A相发生单相接地故障时的等效