一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.001

电力建设 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (8): 1-5.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.001

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一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法

魏应冬，张春朋，于心宇，姜齐荣

清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084

出版日期:2014-08-01
作者简介:魏应冬（1979），男，博士，讲师，主要研究方向为柔性交流输配电系统建模与控制、电能质量分析与控制，E-mail：wyd@tsinghua.edu.cn；张春朋（1976），男，博士，讲师，主要研究方向为FACTS设备建模及仿真、电能质量控制，E-mail: zhangchunpeng@tsinghua.edu.cn；于心宇（1989），男，博士研究生，主要研究方向为柔性交流输配电系统建模与控制，E-mail：yuxy08@126.com；姜齐荣（1968），男，教授，博士生导师，主要研究方向为电力系统分析与控制、柔性交流输配电系统建模与控制、电能质量分析与控制，E-mail：qrjiang@mail.tsinghua.edu.cn。
基金资助:
国家高技术研究发展计划项目（863计划）（2012AA050215）；国家自然科学基金项目（51107065）。

A Capacitor Voltage Dynamic Balancing Method for Multilevel Converters Based on Taking Power from Capacitors

WEI Yingdong, ZHANG Chunpeng, YU Xinyu, JIANG Qirong

Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Online:2014-08-01

摘要/Abstract

摘要： 多电平变流器的电容电压不均问题影响装置容量利用率、稳定运行以及电能质量。提出一种基于直流电容取电的多电平变流器动态电阻均压装置及控制方法。该装置由低压金属氧化物半导体场效应管（metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET）与电阻串联构成动态均压电阻，通过宽范围电压输入型DC-DC电源从直流电容获取功率，并采用滞回比较、占空比控制等方法控制低压MOSFET的开通和关断，实现多电平变流器各电容电压的动态均衡控制。该装置增加的成本较低，控制方法较为简单，易于实现，适用于各种多电平变流器结构，通用性较强。基于PSCAD/EMTDC的仿真表明，提出的动态电阻均压装置和控制方法能够良好地实现多电平变流器直流电容的动态均压控制。

关键词: 多电平变流器, 电容动态均压装置, 直流电容取电, 滞回比较控制, 占空比控制

Abstract: The capacitor voltage balancing problem of multilevel converters may result in the reduction of capacity utilization, the unstable operation and the deterioration of power quality. Based on taking power from capacitor, a dynamic resistance balancing device for multilevel converters and its control method were proposed, in which the dynamic equalizing resistance consisted of a low-voltage MOSFET and a resistance in series, and the power was taken from the capacitor through a DC-DC convertor with wide range voltage input. The turn on/off of low-voltage MOSFET was controlled by hysteresis comparison method or duty ratio control method, which could implement the dynamic balance control of multilevel converter's capacitor voltage. The increased cost of the device is very low, the control method is simple and easy to implement； it has strong universality and can be applied in all kinds of multilevel converters. Based on PSCAD/ EMTDC, the results show that the proposed dynamic resistance balancing device and control method can well realize the dynamic balancing control for the capacitor voltage of multilevel converter.

Key words: multilevel converter, dynamic balancing device for capacitor voltage, taking power from capacitor, hysteresis comparison control, duty ratio control

魏应冬，张春朋，于心宇，姜齐荣. 一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法[J]. 电力建设, 2014, 35(8): 1-5.

WEI Yingdong, ZHANG Chunpeng, YU Xinyu, JIANG Qirong. A Capacitor Voltage Dynamic Balancing Method for Multilevel Converters Based on Taking Power from Capacitors[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2014, 35(8): 1-5.

参考文献

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一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法

A Capacitor Voltage Dynamic Balancing Method for Multilevel Converters Based on Taking Power from Capacitors

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