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混合级联多电平动态电压恢复器的研究

冯晓华  
【摘要】:级联多电平技术实现了低压开关器件在高压、大容量系统中的应用,将多电平技术应用于动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer-DVR)可以提高装置的电压等级和容量,改善输出电压的谐波特性。 基于多电平拓扑的生成思想,在分析传统H桥级联拓扑的基础上,提出2H-2H+混合级联多电平逆变拓扑,该拓扑在不使用箝位二极管和箝位电容的情况下,减少功率开关管的使用数量,从而简化了传统多电平逆变器复杂的电路结构。对2H-2H+混合级联拓扑的结构和工作原理进行了理论分析,结合该拓扑的特点采用混合调制方法,该调制方法在利用混合多电平的思想同时,能有效降低逆变器的开关损耗,改善输出电压的谐波特性。将2H-2H+混合级联拓扑应用于DVR的逆变电路,利用Matlab/Simulink对该拓扑及混合调制方法进行仿真验证,在分析无串联变压器结构的DVR基础上搭建了单相DVR补偿系统,在不同的工况下进行了电压跌落的补偿仿真研究,理论分析和仿真结果表明,该拓扑可以提高DVR的容量,降低开关损耗,改善输出电压的谐波特性。 在理论分析和仿真的基础上,完成了单相混合级联多电平DVR实验样机的制作,包括软硬件的设计,其中主控单元由ARM和FPGA组成,还包括调理电路、驱动电路和逆变主电路。最后进行了并网补偿实验,分别在不同的工况下进行了电压跌落补偿实验,实验结果表明,所设计的DVR实验样机具有很好的负载适应性,能够保证负载电压平滑无突变,且输出电压的谐波特性较好。


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