【摘 要】
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随着电力电子技术在电力系统中的广泛应用,现代电力电子装置正朝着高电压、高功率、高频率和高电能质量的方向发展。在6kV及以上的高压环境中,STATCOM普遍采用H桥级联多电平结
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随着电力电子技术在电力系统中的广泛应用,现代电力电子装置正朝着高电压、高功率、高频率和高电能质量的方向发展。在6kV及以上的高压环境中,STATCOM普遍采用H桥级联多电平结构,而在380V用电系统中,STATCOM的主电路结构通常为两电平电压源变换器结构或二极管中点嵌位三电平电压源变换器结构。然而,矿山、油田等场合还广泛使用着1140V电网,此时STATCOM的最优结构如何选取,目前鲜有研究。在1140V电网条件下,对STATCOM的开关器件耐压等级提出了更高的要求,导致成本和损耗相应增加。而将IGBT器件直接串联组成高压IGBT串联组件是最直接、有效的方法,这样既能满足装置容量要求,还降低了装置成本。IGBT串联组件应用于典型的两电平和三电平电路结构,可有效提高STATCOM的耐压等级和容量。 本文从1140V电网工作环境下STATCOM主电路开关器件的电压等级出发,对STATCOM的工作参数以及IGBT的选择进行了理论分析计算。 从降低损耗以及设备中IGBT的耐压等级需求的角度出发,考虑将IGBT的串联的方法应用于两电平和三电平结构当中。通过对基于两电平和三电平电压源变换器的五种方案在开关损耗、工作频率和成本等方面分析计算比较,得到最优的主电路结构。 在确定IGBT串联组件的使用合理性之后,从器件特性参数和驱动条件两方面分析了影响串联分压不均衡的因素,比较了IGBT串联组件的常用均压方法,研究了RCD门极有源控制均压方法的工作原理,仿真和实验验证了均压效果。
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