级联多电平储能功率转换系统调制方法分析.pdf

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1、电气传动2014年第44卷第6期ELECTRICDRIVE2014Vo1．44No．6级联多电平储能功率转换系统调制方法分析晁刚。，凌志斌，曹阳，陈满，郭海峰(1．上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海200240；2冲国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司，广东广州510630)摘要：主要针对H桥级联型大容量电池储能功率转换系统(PCS)调制策略进行了理论分析和研究。首先针对载波移相PWM调制，载波层叠PWM调制以及阶梯波调制分别分析了其电压频谱特性，并设计出一种简单的阶梯波调制方法。其次基于容量等级和额定电压

2、为2MW／10kV的储能功率转换系统，构建了Matlab仿真模型，仿真验证了这种阶梯波调制的有效性并比对不同调制方法的差别。关键词：多电平调制；电池储能功率转换系统；H桥级联中图分类号：TM344．1文献标识码：AAnalysisoftheCascadeMultilevelConverterModulationStrategyCHAOGang，LINGZhi—bin’，CAOYang’，CHENMan，GUOHal—feng(1．KeyLaboratoryofControloy’PowerTransmissionandConver

3、sion(MinistryofEducation)，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China：2．PowerGenerationCompany，ChinaSouthernPowerGridCo．，Lid．，Guangzhou510630，Guangdong，China)Abstract：FocusedonmodulationstrategyofthecascadedH—bridgepowerconversionsystembasedonhigh—capacityenergyst

4、oragebattery．FirstanalysisedthevoltagespectralcharacteristicsunderthemodulationofthephaseshiftPWM，levelshiftedPWMandstaircasewavePWManddesignedasimplestaircasewavemodulationmethod．Second，a2MW／10kVpowerconversionsystemwasdesignedtoverifiesthevalidityofthisstaircasewave

5、modulationanddivergencebetweendifferentmodulationmethods．Keywords：multilevelmodulation；batterystoragepowerconversionsystem(PCS)；H—bridgecascade1引言阶梯波调制等。近年来，随着工业中对大功率变换装置要求的日益增加，多电平变换器由于其较低的输出电压谐波，较小的开关损耗，器件应力较小等优点受到越来越多的关注n]，多电平变换器主要有3种拓扑形式：中性点钳位型、飞跨电容型、H桥级联型。多电平变换器的

6、PWM调制方法可分为两类：空间矢量调制技术与基于电压等级的调制技术心，如图l所示，空间矢量调制技术由于高电压利用率，低谐波含量等优点在低电平领域广泛应用，但图1多电平变换器PWM调制方法Fig．1Multilevelconve~erPWMmodulationstrategy对于5电平以上的电路，控制算法将非常复杂。基于电压等级的调制技术又可以分为多载波电池储能功率转换系统如图2所示，其单相PWM调制，混合调制，特定谐波消除(SHE—PWM)，基本结构是一个H桥级联型的多电平变换器，由基金项目：国家“863”计划项目(20t1AA0

7、5AI11)作者简介：晁刚(1988一)，男，硕士研究生，Email：138163797o9@163．corn22晁刚，等：级联多电平储能功率转换系统调制方法分析电气传动2014年第44卷第6期储能电池，H桥逆变器等组成。PCS是储能系统能量控制的核心，主要实现充放电控制，功率控制等功能。2E一2E图35电平PS法PWM调制Fig．3FivelevelphaseshiftedPWM在PS=PWM调制下，7、，电平级联型H桥单相变换器输出相电压为=ⅣMVDcCOS(0)f)+孥圭{mJ2cⅣ图2DC／AC级联多电平结构cos[(Nm

8、+十1)兀】×Fig．2DC／ACmuhilevelcascadestructurecos[2Nmo)t+(2n一1，]}(1)适用于H桥级联型变换器的调制方法主要是多载波PWM调制，混合调制以及阶梯波调整个解析式由两部分组成。制。SHE有较好的谐