Анализ способов модуляции напряжения активных выпрямителей на базе модульных многоуровневых конвертеров

Abstract

Рассмотрены многоуровневые конвертеры на базе модульной конструкции (ММС), предназначенные для высоковольтных сетей в качестве активных выпрямителей регулируемых электроприводов переменного тока, а также статических компенсаторов реактивной мощности. Приведена структура ММС, отличительная особенность которой заключается в том, что каждая фаза содержит ряд последовательно включенных одинаковых подмодулей. Представлена типовая топология подмодуля, состоящая из конденсатора, шунтируемого встречно-параллельным соединением диода и транзистора. Рассмотрены возможные рабочие состояния подмодуля, влияющие на уровень напряжения на входных зажимах. Детально проанализированы три известных способа модуляции напряжения ММС: метод амплитудно-импульсной модуляции, метод с назначением коммутируемого подмодуля и метод сравнения с опорным напряжением. Приведено содержание высших гармоник в выходном линейном напряжении ММС для трех перечисленных способов модуляции. Показано, что в методе сравнения с опорным напряжением уровень THD напряжения на входных зажимах конвертера составляет значение порядка 4 % при частоте коммутации силовых ключей 300 Гц. The article deals with multilevel converters based on a modular design (MMC), intended for high-voltage networks as active rectifiers controlled AC drives and static var compensator. The structure of the MMC, a distinctive feature of which is that each phase contains a number of series-connected sub-modules of the same. The typical topology submodule consisting of a capacitor, bypassed anti-parallel connection of diodes and transistors. Possible operating states submodule affecting the level of the voltage at the input terminals. Analyzed in detail three known modulation method voltage MMC: method pulse amplitude modulation method with the purpose of dial-submodule and the method of comparison with a reference voltage.Powered harmonic content in the output line voltage MMC for these three modulation techniques. It is shown that the method of comparison with the reference voltage level THD voltage at the input terminals of the converter is of the order of 4 % when the switching frequency of power switches 300 Hz.