多级电压注入式变流器及其在电力传输中的应用研究

摘要

在过去的二十年中，柔性交流输电（FACTS）概念已被人们广泛接受，大量的FACTS装置得到应用，尤其是大功率强迫换相变流器表现出了良好的性能和灵活的控制特性，在电力传输与分配中呈现出极大的应用潜力。本文基于级联式H-bridge注入电路，提出了一种新型的多级注入式电压源型变流器，非常适合应用于大功率场合. 这种新型多级电压注入式电压源型变流器（MLVR-VSC）是结合了多电平、软开关及注入概念适合大功率AC-DC变换的技术。可解决高压换流阀中直接串接开关的动态电压平衡问题；有利于消除谐波，输出高性能的电压、电流波形；主控桥开关工作频率低，可以在零电压条件下切换，大大提高了大功率变流器的运行效率和可靠性。在本论文中，对七级注入式变流器的触发时序、输出波形、多级注入电路、电容电压的平衡问题、动态和静态性能都做了具体的分析。这一新型的AC-DC变换装置与电网相联就可以作为一个同步静止补偿器（STATCOM）使用。 对七级电压注入式电压源型变流器（MLVR-VSC）进行了PSCAD\EMTDC仿真，结果表明该装置是一个高性能的STATCOM，适合应用于电力传输领域。与传统的多电平方案相比，它使用了非常少的开关器件，且无需加设滤波器以及采用PWM技术，就能提供低谐波的高性能输出波形，因此它非常适合应用于高电压传输场合。EMTDC仿真也证实了在电源对称或非对称状态条件下MLVR-STATCOM可以正常运行。