基于三電平拓?fù)涞碾娏﹄娮幼儔浩餮芯?/h1>
4．1 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行
圖5為三電平PET穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的仿真波形。它在保證輸出級(jí)輸出電壓恒定的同時(shí)，使輸入電流及輸出電壓均為正弦波，且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)控制。由圖5c可見，在VT1承受電壓降為零時(shí)對(duì)其進(jìn)行了開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān)。經(jīng)快速傅里葉變換分析，其單相輸入電流總諧波畸變率約為1．04％，單相輸出電壓THD≈0．93％。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/177790.htm
4．2 輸入電壓波動(dòng)±20％
圖6為輸入電壓波動(dòng)時(shí)的仿真波形。在0．505 s處，初級(jí)10 kV系統(tǒng)輸入電壓出現(xiàn)20％的電壓上升，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常，在0．565 s處輸入電壓又出現(xiàn)20％的電壓跌落，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常。從仿真結(jié)果可見，輸出電壓幾乎不受影響，有效抑制了輸入電壓的波動(dòng)。
4．3 輸入電壓發(fā)生頻率閃變
圖7為輸入電壓發(fā)生頻率閃變時(shí)的仿真波形。在0．505 s處，輸入電壓出現(xiàn)10 Hz的頻率跌落，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常，在0．565 s處輸入電壓又出現(xiàn)10 Hz的頻率上升，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常。由仿真結(jié)果可見，輸出電壓幾乎不受影響，能夠有效抑制輸入電壓頻率的閃變。
4．4 輸入電壓含基波幅值20％的5次、7次諧波
圖8為輸入電壓含有基波幅值20％的5次、7次諧波時(shí)的仿真結(jié)果。由FFT分析可知，單相輸出電壓的THD≈0．97％，可見PET輸出仍維持了較好的正弦度。可見即使輸入電壓中有較多的諧波，由于隔離級(jí)的存在阻礙了諧波擴(kuò)散，因此輸出電壓基本不受影響。
4．5 負(fù)載投切
圖9為突加負(fù)載時(shí)的仿真波形，0．45 s時(shí)突加66．7％的負(fù)載。由仿真可見，在突加負(fù)載后輸入電流變大，但仍維持正弦波且與輸入電壓之間功率因數(shù)為1。輸出電壓在突加負(fù)載時(shí)發(fā)生一定的波動(dòng)，但馬上又恢復(fù)正常。說明負(fù)載投切對(duì)輸出電壓衡，在負(fù)載突加后略微變大，但始終保持在2 V以內(nèi)，說明中點(diǎn)電壓控制達(dá)到了很好的效果。
5 結(jié)論
所提出的三電平PET在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)能夠保持初級(jí)可控且良好的電壓電流波形，在輸入電壓波動(dòng)、頻率閃變、含有諧波及負(fù)載投切等動(dòng)態(tài)過程中都能保持輸出電壓的恒定，有效地抑制了可能出現(xiàn)的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了良好的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上三電平PET可在有效提高輸入電壓等級(jí)的同時(shí)降低開關(guān)損耗，使得PET的實(shí)用化變?yōu)榭赡?。另外，PET電路中的直流環(huán)節(jié)也為光伏發(fā)電等新能源系統(tǒng)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的直接接入提供了接口。目前，所提出的三電平PET的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)尚處在研制中，待樣機(jī)完成后可以直接應(yīng)用在6 kV的配電系統(tǒng)中。
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4．1 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行
圖5為三電平PET穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的仿真波形。它在保證輸出級(jí)輸出電壓恒定的同時(shí)，使輸入電流及輸出電壓均為正弦波，且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)控制。由圖5c可見，在VT1承受電壓降為零時(shí)對(duì)其進(jìn)行了開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān)。經(jīng)快速傅里葉變換分析，其單相輸入電流總諧波畸變率約為1．04％，單相輸出電壓THD≈0．93％。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/177790.htm
4．2 輸入電壓波動(dòng)±20％
圖6為輸入電壓波動(dòng)時(shí)的仿真波形。在0．505 s處，初級(jí)10 kV系統(tǒng)輸入電壓出現(xiàn)20％的電壓上升，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常，在0．565 s處輸入電壓又出現(xiàn)20％的電壓跌落，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常。從仿真結(jié)果可見，輸出電壓幾乎不受影響，有效抑制了輸入電壓的波動(dòng)。
4．3 輸入電壓發(fā)生頻率閃變
圖7為輸入電壓發(fā)生頻率閃變時(shí)的仿真波形。在0．505 s處，輸入電壓出現(xiàn)10 Hz的頻率跌落，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常，在0．565 s處輸入電壓又出現(xiàn)10 Hz的頻率上升，持續(xù)2個(gè)周期后恢復(fù)正常。由仿真結(jié)果可見，輸出電壓幾乎不受影響，能夠有效抑制輸入電壓頻率的閃變。
4．4 輸入電壓含基波幅值20％的5次、7次諧波
圖8為輸入電壓含有基波幅值20％的5次、7次諧波時(shí)的仿真結(jié)果。由FFT分析可知，單相輸出電壓的THD≈0．97％，可見PET輸出仍維持了較好的正弦度。可見即使輸入電壓中有較多的諧波，由于隔離級(jí)的存在阻礙了諧波擴(kuò)散，因此輸出電壓基本不受影響。
4．5 負(fù)載投切
圖9為突加負(fù)載時(shí)的仿真波形，0．45 s時(shí)突加66．7％的負(fù)載。由仿真可見，在突加負(fù)載后輸入電流變大，但仍維持正弦波且與輸入電壓之間功率因數(shù)為1。輸出電壓在突加負(fù)載時(shí)發(fā)生一定的波動(dòng)，但馬上又恢復(fù)正常。說明負(fù)載投切對(duì)輸出電壓衡，在負(fù)載突加后略微變大，但始終保持在2 V以內(nèi)，說明中點(diǎn)電壓控制達(dá)到了很好的效果。
5 結(jié)論
所提出的三電平PET在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)能夠保持初級(jí)可控且良好的電壓電流波形，在輸入電壓波動(dòng)、頻率閃變、含有諧波及負(fù)載投切等動(dòng)態(tài)過程中都能保持輸出電壓的恒定，有效地抑制了可能出現(xiàn)的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了良好的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上三電平PET可在有效提高輸入電壓等級(jí)的同時(shí)降低開關(guān)損耗，使得PET的實(shí)用化變?yōu)榭赡?。另外，PET電路中的直流環(huán)節(jié)也為光伏發(fā)電等新能源系統(tǒng)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的直接接入提供了接口。目前，所提出的三電平PET的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)尚處在研制中，待樣機(jī)完成后可以直接應(yīng)用在6 kV的配電系統(tǒng)中。
評(píng)論