混合级联型变换器的新型运行策略 operating strategy of hybrid cascaded converters.pdfVIP

No．7 第31卷第7期 电力自动化设备 V01．31 ElectdcPower Automation @2011年7月 E(1uipmPnt Jul．20ll 混合级联型变换器的新型运行策略 高志刚．李永东 (清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084) 摘要：提出了一种混合级联型变换器拓扑结构，对混合级联型变换器的工作原理和特性进行了分析。建立 了电容电压模型．提出了一种新型运行策略．对系统中的能量进行吸收和释放．实现对电容电压进行充放 电控制。在对电容电压进行动态维持的同时，实现高效的PWM调制。仿真结果表明，提出的混合级联型变 换器拓扑工作原理正确可行，提出的新型运行策略可显著提高变换器的最大输出电压．并具有输出的波形 质量高、逆变效果好的优点。通过多级串联即可以实现更高电压输出。 关键词：混合级联：变换器；脉冲宽度调制；H桥：电路拓扑 中图分类号：TM464 文献标识码：A O引言 1混合级联型变换器拓扑分析 多电平技术是进一步提高变换器容量的有效方 混合级联型变换器拓扑如图1所示．变换器由模 案之一．目前广泛应用的多电平变换器有二极管箝 块1和模块2串联构成，模块l的输出电压为‰， 位型、电容箝位型和级联H桥型变换器等[1-引。 模块2的输出为M№。直流母线电压为玩，悬浮电容 级联H桥型变换器采用多级H桥单元级联产 电压为“廿，变换器输出的电压M。为M矾和M№之和，输 生高电压，具有箝位可靠、模块化程度高、稳定性好等 出电流为‘。 优点，已广泛应用于6kV以上的高压大容量场合[5-引。 然而级联H桥型变换器需要多组独立的直流母线． 因此其输入端一般需要多绕组变压器以提供彼此电 鼎薜j 气隔离的三相电源．增大了系统的成本和体积…争¨J。 将级联H桥变换器中的部分H桥单元用其他变换 卫蛰F世缚 器结构代替．可产生多种不同类型的混合级联型变换 模块1 模块2 器结构…．-引．并具有各种不同的运行特性和功能。变 图1混合级联型变换器拓扑结构 换器的容量反映了其对外做功能力。变换器在工作 of cascadedconverter Fig．1Tbpologyhybrid 过程中．其输出电压和电流的基波均为正弦，因此变 图l的变换器中．模块1和模块2各有4种开关 换器的瞬时输出功率随时间变化而变化．这说明变 状态．变换器共有16种开关状态．考虑其中重复的 换器并没有完全发挥其对外做功能力。本文针对混 零电压输出状态，合并可得到图2的9种等效电路。 合级联型变换器．提出了一种通过对其中直流母线 输出功率进行管理从而提高变换器输出电压的运行 策略。基于该策略．将变换器进行多级串联，可以输 出更高的电压并获得更好的谐波相抵效果，提高了 系统的输出电压和波形质量。 (a)等效电路l (b)等效电路2 (c)等效电路3 基于混合级联型变换器并采取适当的运行策