多电平注入式电压源变换器研制

论文摘要

采用强迫关断开关元件的AC/DC变换器使高压直流输电（HVDC）和柔性输电（FACTS）具有良好的性能和灵活自由的控制特性。在电力传输与分配中呈现出极大的应用潜力和前景。本文基于多级注入式电压源型变流器的新思想,设计一个九电平注入式电压源型变流器装置的硬件电路。这种新型多级注入式电压源型变流器（MLVR-VSC）是结合了多级变换技术、软开关技术及注入技术。主要目的是解决高电压、大功率开关器件中换流阀串接开关器件的动态电压平衡问题;降低交直流变换过程中电压、电流的谐波失真,输出高性能的电压、电流波形;而且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。论文中介绍了本装置原理和结构,详细叙述了硬件的设计过程。从主电路的拓扑结构到每一个具体电路的设计原理和电路原理图。本装置采用的核心控制是DSP处理器,它的运算速度快、实时性好,用它进行逻辑处理、运算、检测和控制,DSP外围硬件电路共设计了5块电路板,包括信号放大、隔离驱动、电压电流检测、中断、电源、信号整形、保护等各个方面。该装置与电网相联就可以作为一个同步静止补偿器（STATCOM）使用,验证理论结果并开展相应的一些实验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 本课题研究的主要内容
• 第二章 多电平注入式电压源变换器
• 2.1 该装置的简述
• 2.2 多电平注入式变换器的结构
• 2.3 工作原理
• 2.4 主桥电路
• 2.5 多电平注入式电压源变换器的特征
• 第三章 输入和输出接口电路
• 3.1 DSP 中用到的端口
• 3.1.1 I/O 端口
• 3.1.2 A/D 输入端口
• 3.1.3 中断端口
• 3.1.4 控制端口
• 3.2 IGBT 驱动电路
• 3.2.1 IGBT 驱动芯片的选择
• 3.2.2 M57962L 的原理图
• 3.2.3 各引脚的功能
• 3.2.4 设计的电路原理图
• 3.2.5 分析 M57962L 外围元器件的作用
• 3.3 电流检测电路
• 3.3.1 电流传感器的选择
• 3.3.2 LTS25-NP 的特点
• 3.3.3 原理方框图
• 3.3.4 电路原理图
• 3.3.5 电流传感器使用时注意事项
• 3.3.6 电流传感器电平变换
• 3.4 电压检测电路
• 3.4.1 电压传感器的选择
• 3.4.2 LV28-P 的特点
• 3.4.3 工作原理
• 3.4.4 使用原则
• 3.4.5 电路原理图
• 3.4.6 电压传感器注意事项
• 3.4.7 电压传感器电平变换
• 3.5 中断信号产生电路
• 3.5.1 中断仿真电路
• 3.5.2 仿真后的图形
• 3.5.3 电路原理图
• 3.6 电源电路
• 3.6.1 15V 转换成5V 的电路
• 3.6.2 5V 转换成可调的3V 电源
• 3.7 DSP 输出口驱动电路
• 3.7.1 DSP 输出口驱动电路电路图
• 3.7.2 隔离电路
• 3.8 滤波电路
• 3.8.1 二阶反向型低通有源滤波器原理
• 3.8.2 电路原理图
• 3.8.3 滤波电路的仿真
• 第四章 多电平注入电压源型变换器装置的应用研究
• 4.1 STATCOM 应用及工作原理
• 4.1.1 STATCOM 应用
• 4.1.2 STATCOM 运行原理
• 4.1.3 STATCOM 的特性
• 4.2 本装置在STATCOM 方面的应用研究
• 4.2.1 MLVR-VSC STATCOM 的等效模型
• 4.2.2 MLVR-VSC STATCOM 的控制系统方案
• 第五章 总结
• 5.1 基本结论
• 5.2 后续工作
• 5.2.1 控制策略上的改进
• 5.2.2 硬件上的完善
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介