基于級聯(lián)變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)變電所諧波分析研究.pdf

1、基于級聯(lián)結(jié)構(gòu)的貫通供電系統(tǒng)變電所的牽引供電系統(tǒng)，是為了取消既有牽引供電系統(tǒng)電分相、改善電能質(zhì)量、擴(kuò)大牽引變電所容量而被提出的一種新型牽引供電系統(tǒng)。本文主要研究該牽引供電系統(tǒng)的諧波問題，以理論分析分析為基礎(chǔ)，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論推導(dǎo)正確性，以及對基于該級聯(lián)變換器輸出諧波特性進(jìn)行了較深入研究。
　　首先介紹了基于級聯(lián)結(jié)構(gòu)的貫通供電系統(tǒng)變電所的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及控制策略、調(diào)制策略。介紹了三電平三相整流器在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入

2、分析了單相PWM變換器與級聯(lián)變換器工作原理，其控制策略采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略;針對單相PWM級聯(lián)變換器的調(diào)制策略，介紹了載波層疊SPWM調(diào)制策略以及載波移相SPWM調(diào)制策略(CPS-SPWM)。
　　針對二極管中性點(diǎn)鉗位五電平H橋級聯(lián)的新型牽引供電系統(tǒng)的研究較少，對級聯(lián)變換器構(gòu)成的新型牽引變電所的諧波分析基本為空白的現(xiàn)狀，本文首次分析了基于5H級聯(lián)變換器的牽引變電所輸出諧波特性，利用雙邊傅里葉函數(shù)推導(dǎo)了載波移相SP

3、WM(CPS-SPWM)調(diào)制策略下的5H橋及5H橋級聯(lián)變換器輸出電壓諧波特性，利用Matlab/Simulink搭建該級聯(lián)變換器模型，仿真結(jié)果表明:基于5H級聯(lián)變換器的牽引變電所輸出總諧波失真率已可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，由此可知該變電所可不用設(shè)置濾波電路。
　　針對二極管中性點(diǎn)箝位三電平H橋級聯(lián)變換器(NPC-CI)的諧波問題，設(shè)計(jì)CPSPOD-SPWM調(diào)制策略首次應(yīng)用于NPC-CI，提出大三角載波等效處理方法，再通過引入三角載波和調(diào)制波

4、的雙坐標(biāo)系，簡化分析并降低計(jì)算難度，得到CPSPOD-SPWM調(diào)制策略下輸出電壓開關(guān)函數(shù)。再結(jié)合雙重傅里葉變換方法，推導(dǎo)了輸出電壓諧波的解析表達(dá)式。通過Matlab/Simulink仿真平臺，對一個(gè)單元、兩單元、三單元及四單元的級聯(lián)變換器輸出電壓作FFT分析，并統(tǒng)計(jì)特征次諧波，仿真結(jié)果表明CPSPOD-SPWM調(diào)制策略下，基于3H橋級聯(lián)變換器的輸出電壓頻譜分布規(guī)律與理論分析一致，從而推導(dǎo)的正確性得到驗(yàn)證。這為該系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提供了理論