基于级联STATCOM的CPS-SPWM脉冲相移技术.pdf

第４３卷第ｌ４期２０１５年７月１６曰电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｖｏ１．４３ＮＯ．１４Ｊｕ１．１６，２０１５—基于级联ＳＴＡＴＣＯＭ的ＣＰＳＳＰＷＭ脉冲相移技术靳艳，黄晶晶，同向前，高亮（西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安７１００４８）—摘要：载波移相ＳＰＷＭ（ＣＰＳＳＰＷＭ）技术作为级联Ｈ桥静止无功补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）最常用的调制方法，对级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ输出电压精度、实时性等性能有着重要的影响。通过分析对比ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术的三种脉冲生成方法一自然采样法、对称规则采样法以及不对称规则采样法，提出基于不对称规则采样的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移—技术，以解决传统ＣＰＳＳＰＷＭ技术在级联Ｈ桥数较多时ＤＳＰ控制复杂、ＦＰＧＡ硬件资源不足等问题。与传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术的仿真对比表明，当级联Ｈ桥数目较多时，所设计方法能够在保证ＳＴＡＴＣＯＭ输出特性的基础上，有效减少硬件资源，简化了电路设计，更便于工程应用。关键词：载波移相ＳＰＷＭ；级联Ｈ桥；静止无功补偿器；不对称规则采样法；脉冲相移技术ＰｕｌｓｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣＰＳ－ＳＰＷＭｆｏｒｃａｓｃａｄｅｄＳＴＡＴＣＯＭＪＩＮＹａｎ，ＨＵＡＮＧＪｉｎｇｊｉｎｇ，ＴＯＮＧＸｉａｎｇｑｉａｎ，ＧＡＯＬｉａｎｇ’’（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）—Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｔｈｅｃｏｒｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃａｓｃａｄｅｄＨｂｒｉｄｇｅｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＴＡＴＣＯＭ），ｃａｒｒｉｅｒ—ｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔｅｄＳＰＷＭ（ＣＰＳ－ＳＰＷＭ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒＳＴＡＴＣＯＭｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ＴｈｅｔｈｒｅｅｐｕｌｓｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒＣＰＳ－ＳＰＷＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｉ．ｅ．ｎａｔｕｒａｌｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄａｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｎ，ＣＰＳ－ＳＰＷＭｐｕｌｓｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆＤＳＰｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，—ｌａｃｋｏｆｈａｒｄｗａｒｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓＣＰＬＤｗｈｅｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃａｓｅａｄｅＨｂｒｉｄｇｅｉｓｌａｒｇｅ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏＷｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣＰＳ－ＳＰＷＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄＣａｌｌｅｎｓｕｒｅｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳＴＡＴＣＯＭａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎａｎｄｂｅｅａｓｉｅｒｆｏｒｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｒｉｅｒｐｈａｓｅ・－ｓｈｉｆｔｅｄＳＰＷＭ（ｃＰｓ－－ＳＰＷＭ）；ｃａｓｃａｄｅｄＨ－－ｂｒｉｄｇｅ；ｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ（ＳＴＡＴＣＯＭ）；ａｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｐｕｌｓｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇ中图分类号：ＴＭ７１文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１５）１４０１２０．０６０引言多电平变换器具有容量大、易于扩容、输出电压谐波特性好等特点，在大功率变频调速、电力系统无功补偿、直流输电等领域得到了广泛应用［１－２１。其中最具代表性的应用就是级联Ｈ桥静止无功补偿器（ＳｔａｔｉｃＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ，ＳＴＡＴＣＯＭ），它具有模块化、多电平、易于扩展等优点，在高压、大功率场合中有着很好的应用前景，成为国内外电力系统行业的重点研究课题之一ｆ３＿５］。基金项目：陕西省重点学科建设项目（５Ｘｌ３０１）目前，级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ的调制策略主要包括特定谐波消除ＰＷＭ技术、开关频率优化ＰＷＭ技术、空间矢量调￣Ｏ（ＳＶＰＷＭ）技术以及载波移相ＳＰＷＭ—（ＣａｒｒｉｅｒＰｈａｓｅＳｈｉｆｔｅｄＳＰＷＭ，ＣＰＳ．ＳＰＷＭ）技术等Ｌ６Ｊ。其中，ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术由于具有等效开关频率高、输出电压谐波含量小、信号传输带宽以及控制方法简单等特性而被广泛采用［１０－１２］。ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术是在ＳＰＷＭ技术的基础上产生的。目前，ＳＰＷＭ技术所采用的ＰＷＭ脉冲生成方法主要包括自然采样法和规则采样法。自然采样法计算精确，但不适合微机实时控制；而规则采样法是一种应用较广的数字控制方法，其效果接近于自靳艳，等基于级联ＳＴＡＴＣＯＭ的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术．１２１．然采样法，但计算量却远少于自然采样法【１。规则采样法又可以进一步划分为对称规则采样法和不对称规则采样法。相对于对称规则采样法，不对称规则采样法由于采样点和计算量增加了一倍，使得输出电压谐波含量大为减少，波形的不对称性也有所改善［１４－１５］。在级联ＳＴＡＴＣＯＭ装置中，随着级联Ｈ桥数的增加，所选择的ＰＷＭ脉冲生成方法将直接影响到整个装置的性能及其系统设计，但是现有文献却鲜少研究ＰＷＭ脉冲生成方法对级联ＳＴＡＴＣＯＭ装置的影响。针对上述问题，本文从级联ＳＴＡＴＣＯＭ装置采用的传统ＰＷＭ脉冲生成方法着手，分析并对比了这三种ＳＰＷＭ脉冲生成方法对级联ＳＴＡＴＣＯＭ输出电压的基波有效值及谐波特性的影响，在此基础上，—提出基于不对称规则采样法的ＣＰＳｓＰｗＭ脉冲相移技术，并通过与传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术的仿真对比进一步验证该方法的有效性。１传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲实现方法由于级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ的三相对称性，下面以Ａ相为例给出级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ的单相主电路拓扑如图ｌ所示。模块１模块３Ⅳ模块图１级联ＳＴＡＴＣＯＭ主电路拓扑Ｆｉｇ．１ＭａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｃａｓｃａｄｅｄＳＴＡＴＣＯＭ级联ＳＴＡＴＣＯＭ由若干Ｈ桥模块级联而成，每个模块可以工作于工频三电平阶梯波方式，也可以工Ⅳ作于高频ＰＷＭ方式，一般个Ｈ桥模块级联，可以产生２Ａｒ＋１个电平。ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术是级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ广泛应用的调制策略，即每个Ｈ桥单元的驱动信号由一个正弦调制波和相位互差１８０ｏ两个三角载波比较生成，同一相的级联Ｈ桥单元之间的正弦调制波相同，三角载波互差１８０。／Ｎ。ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术采用不同的脉冲生成方法，不仅对级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ输出电压精度、实时陛等性能有着重要的影响，而且决定了ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术实现时的采样频率以及算法的复杂程度。对于ＣＰＳ．ＳＰＷＭ这项技术的脉冲生成方法，最初主要为自然采样法，而自然采样法通常由模拟电路实现，随着数字控制技术的发展，相应产生了规则采样法。数字控制中的规则采样分为对称规则采样法和不对称规则采样法，下面将展开讨论。１．１自然采样法自然采样法是在正弦波和三角波的自然交点时刻生成ＰＷＭ波形，从而控制功率器件的开通和关断，如图２所示。其中Ｕ为调制波；／／ｃ为载波；为开通时刻脉冲宽度；为三角波载波周期。’ＶｔＢ、ｔ图２自然采样法Ｆｉｇ．２Ｎａｔｕｒａｌｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ自然采样法是最基本的ＰＷＭ脉冲生成方法，所得到的ＰＷＭ波形很接近于正弦波，但这种方法要求解复杂的超越方程，在采用微机控制技术时需要花费大量的计算时间，在工程上实际应用不多。１．２对称规则采样法对称规则采样法是从自然采样法演变而来的，即经过采样的正弦波（实际上是阶梯波）与三角波相交，由交点算出脉冲宽度。图３中以三角波周期作为采样周期，每次在三角载波的负峰值位置采样，过采样点做一条水平直线和三角波分别交于两点，在交点时刻控制功率器件的通断。根据图３以及三角形定理，可以得到关系式（１）Ｌｌ。＝（１＋ａｓｉｎｃｏｔＤ）／２（１）式中：ａ为调制比；ｃｏ为正弦波角频率；ｆＩ）为三角波的负峰值所处采样时刻；为开通时刻脉冲宽度；为三角波载波周期。对称规则采样法是用处于两个自然采样之间一个特殊时刻点的采样值来近似两个自然采样值。这样对于处理器而言，避免了解超越方程，节省了运算时间，提高了运算速度。但由于对采样点进行了近似，数据少了一半，牺牲了很大的精度。一１２２．电力系统保护与控制图３对称规则采样法Ｆｉｇ．３Ｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ１．３不对称规则采样法不对称规则采样法的ＰＷＭ脉冲生成原理与对称规则采样法类似，均由经过采样的正弦波（实际上是阶梯波）与三角波相交，由交点算出脉冲宽度，所不同的是不对称规则采样法在每个载波周期采样两次，这样形成的阶梯波与正弦波的逼近程度大大提高，更接近于自然波。相对于自然采样法而言，该方法更适于数字控制；相对于对称规则采样法而言，它的谐波含量更少，成为工程应用首选。然而将不对称规则采样法引入￣ＩＪＣＰＳＳＰＷＭ技术中的一大难题是：ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术数字化实现时对ＰＷＭ发生器数目的要求极高。一个单相２Ｎ＋１电平的级联—ⅣＳＴＡＴＣＯＭ在采用ＣＰＳＳＰＷＭ技术时需要２对互补的ＰＷＭ脉冲信号，即２Ｎ对互补的ＰＷＭ发生器。而目前常用的ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２和ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５，最多也只能提供６对ＰＷＭ发生器，这仅仅能实现３个模块的级联。并且随着级联Ｈ桥数目的增多，所需ＰＷＭ发生器就越多，单个ＤＳＰ芯片己远远达不到要求。２基于不对称采样的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术综合上述不同方法所存在的问题，本文提出一种基于不对称规则采样的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术。它既可以达到传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术的输出要求，又能在减少ＣＰＵ运用资源的基础上提高运算速率。下面以３个Ｈ桥为例来介绍本文所提基于不对称—采样的ＣＰＳＳＰＷＭ脉冲相移技术，具体如图４所示，实现过程如下。（１）首先采用不对称规则采样法生成每相第一个Ｈ桥的２对互补的ＰＷＭ脉冲信号，作为基准脉冲。不对称规则采样法的ＰＷＭ脉冲生成原理如图４（ａ）所示，以三角波周期作为采样周期，在每个载波周期采样两次，即在三角波的顶点位置采样，又在三图４基于不规则采样法的ＣＰＳ．ＰＷＭ脉冲相移技术—Ｆｉｇ．４ＣＰＳＳＰＷＭｐｕｌｓｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄＯｉｌａｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ角波的底点位置采样，并于采样点处做水平线与三角波交于两点，在交点时刻控制功率器件的通断根据图４（ａ）以及三角形定理，得到如下关系式７ｌ。ａｓｉｍｎｏ∞ｔ＝（１＋）／４、式中：为三角波的正峰值对应的采样时刻；为三角波的负峰值对应的采样时刻；＋为开通时刻脉冲宽度；为三角波载波周期，因此可得开通时刻的脉冲宽度为十：（２＋ａｓｉｎｃｏｔＡ＋ａｓｉｎｏ￣ｔＢ）／４（３）（２）基准脉冲确定后，将基准脉冲依次移相１８０。／Ｎ（相对于三角波而言）就可以得到每相相应Ｈ桥的ＰＷＭ脉冲信号。在图４中以３个Ｈ桥为例，移相６０。后即为第二个Ｈ桥的ＰＷＭ脉冲信号，如图４（ｂ）所示；移相１２０。后即为第三个Ｈ桥ＰＷＭ的脉冲信号，如图４（ｃ）所示。这样通过简单的相移使得３个Ｈ桥的ＰＷＭ脉冲信号都得以生成。ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲移相技术主要是通过ＤＳＰ￣Ｉ］ＦＰＧＡ联合实现的，在ＤＳＰ中仅仅完成每相的第一个Ｈ桥脉冲信号的生成，通过ＦＰＧＡ的移相得到每相其余Ｈ桥的ＰＷＭ脉冲信号。由此可见，基于不对称规则采样的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术大大简化了ＣＰＵ控制复杂度，节省了硬件资源。３仿真验证３．１ＳＰＷＭ采样方法仿真对比在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真平台下对自然采样法、对称规则采样法，不对称规则采样法这三种传统靳艳，等基于级联ＳＴＡＴＣＯＭ的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术．１２３．ＰＷＭ脉冲生成方法进行对比分析，以Ａ相五链节—ＳＴＡＴＣＯＭ为模型，并结合ＣＰＳＳＰＷＭ调制策略，通过分析这三种采样方法下级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ的交流侧输出电压特性来对比不同采样方法的优劣。具体仿真参数如表１所示。表１仿真参数Ｔａｂｌｅ１Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ参数数值调制波频率ｆｄｎｚ载波比调制比ｍ５０１００．９５采用自然采样法时ＰＷＭ输出波形如图５（ａ）所示，五链节级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ输出交流侧电压如图５（ｂ）所示，此电压在１Ｏ个周期内的谐波总畸变率ＴＨＤ＝１２．５８％，基波电压有效值为１８９８Ｖ，如图５（ｃ）所示，基波１．０＞Ｏ５００．５—１００ｓｆａ１基于自然采样法的ＰＷＭ脉冲生成波形ｅ（ｂ）基ｒ自然采样法的交流侧输出线电压波形Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆ５０Ｈｚ）＝Ｉ８９８，ＴＨＤ：１２５８％０２００４００６００８００１０００Ｆｒｅｑｕｅｎｅｙ／Ｈｚ（ｃ）基ｊ：自然采样法的线电压ＦＦＴ分析波形图５基于自然采样法的仿真输出波形Ｆｉｇ．５Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎｎａｔｕｒａｌｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ采用对称规则采样法时ＰＷＭ输出波形如图６（ａ）所示，五链节级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ输出交流侧电压在１０个周期内ＴＨＤ＝１２．８６％，基波电压有效值为１８７１Ｖ，如图６（ｂ）所示，基波相位为一１８．１。。采用不对称规则采样法时ＰＷＭ输出波形如图７（ａ）所示，五链节级联Ｈ桥输出交流侧电压在１０个周期内ＴＨＤ＝１２．８０％，基波电压有效值为１８９４Ｖ，如图７（ｂ）所示，基波相位为一９．１。。ｌＯ之０．５。一０５—１ＯＩ八／＼［ｆｌＩ＼】／＼＼／“、－∥－－，、ｌＶ●ｌ●０．０２５００２７０．０２９００３１０．０３３ｔ／ｓｆａ１基对称规则采样法的ＰｗＭ脉冲生成波形Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ（５０Ｈｚ１８７１，刀＝１２８６％Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／Ｈｚ（ｂ）基于对称规则采样法的线电压ＦＦＴ分析波形图６基于对称规则采样法的仿真输出波形Ｆｉｇ．６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ１．ＯＯ．５Ｏ一０．５—１．Ｏ０ｔ／ｓ（ａ）基于４对称规则采样法的ＰＷＭ脉冲波形Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ（５０Ｈｚ＝ｌ８９４，ＴＨＤ＝１２．８０％Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／Ｈｚ（ｂ）基于不对称规则采样法的线电压ＦＦＴ分析波形图７基于不对称规则采样法的仿真输出波形Ｆｉｇ．７Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｆｏｒｍｂａｓｅｄｏｎａｓｙｍｍｅｔｒｙｒｕｌｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ为了更清楚地对比上述三种方法，将上述结果总结如表２所示，调制波的初始相位为０。。表２不同ＳＰＷＭ采样方法对比Ｔａｂｌｅ２ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳＰＷＭｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ∞【１霉口ｐＵ；ｊｏ一蕞．１２４．电力系统保护与控制从表２可以看出，自然采样方法下的级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ输出电压的基波初始相位偏差最小，畸变率最低，但是难以在数字控制中实现。而相对于对称规则采样，不对称规则采样不仅输出电压高，而且电压初始相位和ＴＨＤ都较小，更接近于自然采样法。此外不对称规则采样ＰＷＭ还具有１／４对称性，因而不具有偶次谐波，图７（ｂ１很好地验证了这一点。３．２基于不对称规则采样的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术—为了验证ＣＰＳＳＰＷＭ脉冲相移技术的正确性，本文以Ａ相级联ＳＴＡＴＣＯＭ为模型，通过输出电压的—基波和谐波特性来对比该调制策略与传统ＣＰＳＳＰＷＭ技术的误差，表３即为对比结果。—表３脉冲相移技术与传统ＣＰＳＳＰＷＭ技术对比Ｔａｂｌｅ３ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｕｌｓｅｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣＰＳ－ＳＰＷＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ从表３可以看出，基于不对称规则采样的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术与传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术相比，传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术的波形质量要略好于脉冲相移技术，但整体波形非常接近。而且在数字化实现中脉冲相移技术远远优于传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术，并且随着级联Ｈ桥数目的增多，脉冲相移技术—的优势越明显。级联Ｈ桥数越多，传统ＣＰＳＳＰＷＭ技术所需要的ＰＷＭ发生器就越多，故所需要的ＤＳＰ芯片的个数就要增加，如果增加ＤＳＰ芯片的个数，不仅会造成电路设计复杂，可靠性降低，增加设计成本，且难以完成各相功率器件的同步触发，控制算法复杂。而脉冲相移技术仅需要ＦＰＧＡ增加几路移相就能得到所需要的ＰＷＭ脉冲信号，在基本不影响输出性能的情况下，大大简化了ＣＰＵ控制复杂度，控制逻辑较为简明清晰，且资源占用少。４结论—本文对不同采样方法下采用ＣＰＳＳＰＷＭ策略的级联Ｈ桥ＳＴＡＴＣＯＭ输出波形进行了对比分析，结果表明，不对称规则采样法既克服了自然采样法不适合数字控制的缺点，又克服了对称规则采样法谐波大的缺点，在工程实际中应用广泛。在工程实践中，当级联Ｈ桥数目较多时，ＣＰＵ的资源受到限制，因此，本文提出了基于不对称规则采样ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术，与传统ＣＰＳ．ＳＰＷＭ技术的对比结果表明，随着级联Ｈ桥数目的增多，脉冲相移技术的优势越明显，即最大限度减轻ＣＰＵ控制复杂度，节省硬件资源，易于扩展。参考文献［１］刘凤君．多电平逆变技术及其应用［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００７：６－９．［２］姚致清，于飞，赵倩，等．基于模块化多电平换流器的大型光伏并网系统仿真研究［中国电机工程学报，２０１３，３３（３６）：２７－３３．ＹＡＯＺｈｉｑｉｎｇ，ＹＵＦｅｉ，ＺＨＡＯＱｉａｎ，ｅｔａ１．Ｓｉｍｕｌ￣ｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｌａｒｇｅ・－ｓｃａｌｅＰＶｇｒｉｄ－－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎＭＭＣ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１３，３３（３６）：２７．３３．［３］ＭＡＬＩＮＯＷＳＫＩＭ，ＧＯＰＡＫＵＭＡＲＫ，ＲＯＤＲＩＧＵＥＺＪ，ｅｔａ１．Ａｓｕｒｖｅｙｏｎｃａｓｃａｄｅｄｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１０，５７（７）：２１９７．２２０６．［４］杨晓峰，范文宝，王晓鹏，等．基于模块组合多电平变换器的ＳＴＡＴＣＯＭ及其控制［Ｊ］＿电工技术学报，２０１１，２６（８）：７－１３．ＹＡＮＧＸｉａｏｆｅｎｇ，ＦＡＮＷｅｎｂａｏ，ＷＡＮＧＸｉａｏｐｅｎｇ，ｅｔａ１．ＳｔＮｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄＳＴＡＴＣＯＭａｎｄｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（８）：７－１３．［５］姚致清，赵倩，刘喜梅．基于准同步原理的逆变器并网技术研究［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１１，３９（２４）：—１２３１２７．ＹＡＯＺｈｉｑｉｎｇ，ＺＨＡＯＱｉａｎ，ＬＩＵＸｉｍｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ—ｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｑｕａｓｉｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（２４）：１２３・１２７．［６］林志勇，江道灼，周月宾，等．基于级联Ｈ桥换流器的ＡＰＦ．ＳＴＡＴＣＯＭ的控制与调制［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（７）：９１－９６．Ｌ１ＮＺｈｉｙｏｎｇ，ＪＩＡＮＧＤａｏｚｈｕｏ，ＺＨＯＵＹｕｅｂｉｎ，ｅｔａ１．—ＣｏｎｔｒｏｌａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｏｒＡＰＦＳＴＡＴＣＯＭｂａｓｅｄｏｎ—ｃａｓｃａｄｅｄＨｂｒｉｄｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ靳艳，等基于级联ＳＴＡＴＣＯＭ的ＣＰＳ．ＳＰＷＭ脉冲相移技术．１２５．—ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４２（７）：９１９６．［７］姚致清，刘涛，张爱玲，等．直流融冰技术的研究及应—用［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（２１）：５７６２．ＹＡＯＺｈｉｑｉｎｇ，ＬＩＵＴａｏ，ＺＨＡＮＧＡｉｌｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＤＣｄｅ－ｉｃｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（２１）：５７－６２．［８］常伟，史丽萍，王思捷，等．空间矢量调制技术在６ｋＶ级联静止同步补偿器中的应用［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，４０（１２）：９５－９９．ＣＨＡＮＧＷｅｉ，ＳＨＩＬｉｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＳｉｊｉｅ，ｅｔａ１．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎ６ｋＶｃａｓｃａｄｅＳＴＡＴＣＯＭ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１２）：９５－９９．［９］姚致清，张茜，刘喜梅．基于ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ的三相光伏并网发电系统仿真研究［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１７）：７６－８１．ＹＡＯＺｈｉｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＱｉａｎ，ＬＩＵＸｉｍｅｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｔｈｒｅｅ・－ｐｈａｓｅｇｒｉｄ－－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１７）：７６８１．［１Ｏ］ＺＡＮＧＣｈｕｎｙａｎ，ＰＥＩＺｈｅｎｊｉａｎｇ，ＨＥＪｕｎｊｉａ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＰＳ－ＳＰＷＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃａｓｃａｄｅｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｃ】／／ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ，Ｔｏｋｙｏ：ＩＥＥＥ，２００９：１．４．［１１］同向前，伍文俊，任碧莹．电压源换流器在电力系统中的应用［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２０１２：５７．７１．［１２］ＩＭＡＮ－ＥＩＮＩＨ，ＳＣＨＡＮＥＮＬ，ＦＡＲＨＡＮＧＩＳ，ｅｔａ１．Ａｍｏｄｕｌａｒｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｖｏｌｔａｇｅｂａｌａｎｃｉｎｇｏｆ—ｃａｓｃａｄｅｄＨＢｒｉｄｇｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，２３（５）：２４２８．２４４２．［１３］许胜，赵剑锋，唐国庆．级联Ｈ桥型静止同步补偿器触发脉冲的快速生成方法［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１０，３０（１２、：４３－４８．ＸＵＳｈｅｎｇ，ＺＨＡＯＪｉａｎｆｅｎｇ，ＴＡＮＧＧｕｏｑｉｎｇ．Ｎｅｗｔｒｉｇｇｅｒｐｕｌｓｅｑｕｉｃｋｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｓｃａｄｅｄ—ＨｂｒｉｄｇｅＤＳＴＡＴＣＯＭ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，—２０１０，３０（１２）：４３４８．［１４］许胜，赵剑锋．基于不对称规则采样法的级联Ｈ桥型变流器ＣＰＳ．ＳＰＷＭ输出电压谐波特性分析［Ｊ］．电工技术学报，２０１１，２６（６）：１２１．１２７．ＸＵＳｈｅｎｇ．ＺＨＡ０Ｊｉａｎｆｅｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃ—ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＣＰＳＳＰＷＭｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｏｆ—ｃａｓｃａｄｅｄＨｂｒｉｄｇｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｉ￣ｅｇｕｌａｒｓａｍｐｌｉｎｇ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（６）：１２Ｉ－１２７．［１５］袁志昌，宋强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