高压SVG主电路结构优化

目前，IGBT器件的额定电压最高为6500V，而电流水平可达750A，显然不能满足高压SVG对器件耐压水平的要求，必须串联使用。串联使用方式之一就是将IGBT器件直接串联组成高压组件，电路结构仍然采用类似低压SVG的二电平或三电平电路拓扑；另一种串联使用方式则是单元电路模块串联。不管是哪种串联结构，都存在相关的均压问题需要解决。图3-6为一种典型的模块级联型高压SVG电路拓扑，三组串联模块组成三角形接法并入电网。三组串联模块也可以组成星形接法并入电网，可以减少串联的模块数目，但存在星形中点电位平衡问题。

模块级联型SVG中，每个模块可以工作于工频三电平阶梯波方式，也可以工作于高频PWM方式。图3-7为10个模块串联并工作于工频阶梯波方式时的SVG交流电压波形，一般N个模块串联可以产生（2N＋1）个电平。级联结构中，需要为每一个模块提供单独的直流环节电源，通常采用隔离变压器与整流电路来提供。级联SVG的最大优点在于模块化，不仅是结构型式上的模块化，控制上各个模块也是独立的，只需通过通信实现各个模块之间的同步。参考文献［4］详细说明了级联多电平结构VSC的多种PWM调制策略，通过调制可以优化谐波、均衡各个模块的电压应力、电流应力和损耗。

图3-6 高压SVG的典型电路拓扑

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图3-7 模块级联型SVG的交流输出电压波形

a）单元模块的输出电压 b）单相串联装置的输出电压

SVG是一个复杂的非线性系统，控制方法复杂。按照SVG交流电流的产生方法，SVG可分为间接电流控制和直接电流控制两大类。所谓间接电流控制，就是把VSC当做交流电压源来对待，通过控制VSC所产生交流电压基波的幅值和相位来控制SVG交流电流。而直接电流控制则采用跟踪型PWM技术对SVG交流电流波形的瞬时值进行跟踪。间接电流控制的响应速度较直接电流控制慢，一种提高响应速度的办法是将控制角和调制深度配合控制。直接电流控制的响应速度和控制精度有很大的提高，但它要求开关器件有较高的开关频率，这对大容量SVG而言是一个困难。