级联型相移SPWM变流器及其在有源电力滤波器中的应用

 自美国电力科学研究院提出“柔性交流输电系统”的概念以来，电力电子技术在大功率场合的应用得到了广泛的研究在有源电力滤波器等大功率场合，电力电子器件的处理功率与开关频率相互矛盾为此，日本学者AldraNabae等人提出了中点钳位变流器，在此基础上发展为二极管钳位型多电平变流器；本文作者提出了相移SPWM组合变流器以上两种技术都己进行了较广泛的研究，但是都存在一定的不足级联型变流器的拓扑结构，并用于无功补偿。由N个单相全桥模块在交流侧串联构成一相桥臂对，直流侧相互独立由3个桥臂对通过星形或三角形连接构成三相系统在控制方面，3床用开关频率控制，不同的模块开关角不同，用以消除低次谐波，控制直流电压调节输出基波电压这种方法动态响应较差，开关负荷不一致，难以输出较宽频带的信号，不适于有源滤波器等调节性能要求较高的场合为此，本文提出了级联型相移SPWM变流器，将相移SPWM组合变流器的优点引入级联型变流器，而且不需要变压器级联。本文分析了这种变流器的调制方法，并构造了并联型有源滤波器。仿真证明，级联型相移SPWM变流器是大功率高性能电力电子装置的有效手段，具有广阔的应用前景1工作原理级联型变流器的拓扑结构如所示（以一相级联型相移SPWM变流器实质是相移SPWM技术的调制方式和级联型变流器的拓扑结构的有机结合。其调制方法如所示。 单相全桥模块j如（a）所示。频率为/，周期为T.的三角波Tr1（j）与频率为/m的调制波的交点作为开关SW1，SW4的开关点，而且SW1，SW4的门极信号互补（如（b）的g1，g4）；三角波Tr2（j）与Tr1（j）幅值相等，相位相反，Tr2（j）与调制波的交点作为开关SW2，SW3的开关点，门极信号如（b）的g2，g3 N个单相全桥模块采用相同的调制波，三角载（N）的相位依次相差T、/（2N），本文称为“半周期移相”，以N=4为例，如（a）所示。各模块输出如（b）所示，每个模块的输出都是2个三角波与调制波相交产生的PWM信号的叠加，是三逻辑信号。叠加后输出电压由此可见，采用半周期移相方式的N模块级联型变流器输出信号电压提高N倍，呈线性放大，等效开关频率提高2N倍。 级联型变流器能够在较低的器件开关频率下实现高载波频率的效果，而且不需要通过变压器级联N变流器单元的电压型相移SPWM组合变流器需要6N个开关管，产生N+ 1电平的PWM波；由3N个单相全桥模块组成的三相级联型变流器需要12N个开关管，若采用本文提出的半周期移相控制，产生2N+1电平的输出。从输出相同的电平数来看，级联型变流器与电压型相移SPWM组合变流器所需的开关管相同以下分析两者*大开关利用率的区别单相全桥模块中开关管*大电压Vt和*大电流It分别为：lomax为单相全桥模块交流侧输出有功电流有效值由，加之开机前要检查发电机的绝缘，因此，在开机过程中发生接地的故障概率很小。因此，在发电机并网前可退出3k保护，投退用开关辅助接点自动进行。此时3k保护框图如（b）所示3.4其他对策与解决办法及使用情况由软件实现时，保护的整定应考虑机组各种运行工况下3次谐波*为恶劣的情况，将机端电压整定略小于中性点电压，使动作量小于制动量。 经讨论，漫湾发电厂3次谐波定子接地保护，建议用出口开关辅助接点自动投退2套3k保护，并应有监视开关辅助接点状态的功能现在漫湾发电厂5台机组均己采用出口开关辅助接点自动投退2套3k保护，并有监视开关辅助接点状态的功能从运行来看，3号、5号机3k保护误动问题基本得到了解决，今后我们打算从保护整定方法和保护程序上进一步研究，找出可靠的解决办法唐清弟，男，现任保护班副班长，从事继电保护工作。 谭建华，男，保护试验专责，从事继电保护工作。