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高压级联型SVG系统设计与装置研发
杨生
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随着社会经济的发展进步，各种新型用电负荷大量接入电网，导致电网电能质量不
断降低。为了确保电能质量，无功补偿是一项重要而有效的方法。SVG装置以其快速的
动态响应性能，显著的无功补偿效果得到了越来越多的关注。本文以一种应用于中高压
配电网的SVG为研究对象，采用级联H桥型逆变器作为SVG的主电路，采用单极倍频载波移相调制策略，以较低的器件开关频率得到较高的等效开关频率效果。全文工作总
结如下：
一、本文从高压动态无功补偿系统的基本结构出发，对比了各种适用于高压场合的
主电路拓扑结构，选取级联H桥型逆变器作为SVG装置的主电路。分析了载波移相调制应用于级联H桥型逆变器的特性及优势，设计了基于电压电流双闭环控制的控制系
统。
二、本文针对主电路与控制电路电气隔离的难题，介绍了光纤隔离检测技术在级联型SVG直流侧电压测量中的应用，考虑低通滤波环节产生的检测延时，根据瞬时功率
平衡原则，建立了直流侧电压控制模型，分析了控制器参数变化对电压外环稳定性的影
响；在离散域内建立了电流内环的控制模型，分析了AD采样过程、零阶保持器和滞后
一拍控制对电流内环稳定范围的影响，并对分析结果进行了仿真验证。
三、以搭建单相实验样机为例，详细介绍了样机的软硬件设计。硬件设计包括控制
系统的设计，直流侧电容、交流侧连接电抗、功率器件及驱动选型和级联H桥数目的确
定等部分。本文设计的控制系统由低压侧的主控制板和分别位于高压侧每一个级联单元上的驱动扩展板组成，通过光纤实现两者的电气隔离连接。控制系统设计中，另外还介
绍了多采样芯片并联设计，过零检测电路和硬件保护电路等内容。软件部分，主要介绍
了DSP内采样及控制算法的实现和FPGA内三角载波移相调制的实现。
四、介绍了低压试验中主电路逆变特性试验、并网试验、直流侧电压稳定控制试验
和高压试验等部分的实验过程及结果，通过样机的试验进一步验证了本文各项设计的正
确性。
本文针对应用于高压场合的静止无功发生器（SVG）的结构、原理、控制策略进行了分析和研究，对一些关键技术给出了具体的实施方案，并通过软硬件设计搭建了单相试验样机，相关试验结果验证了各部分设计的正确性。本文的研究内容可以为高压SVG的研制提供相应的借鉴和参考依据。
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