多电平变换器在同相供电中的应用研究

　　无功、谐波和负序一直是电气化铁路牵引供电系统存在的技术难题，伴随着高速、重载电气化铁路的发展，负序问题越来越突出。由于电分相装置的存在，机车运行速度受到限制。同时由于牵引负荷是高电压、大容量负荷，传统的两电平变流器已不能满足要求。

　　为了解决上述问题，本文首先研究了基于新型YNvd平衡变压器和二极管箝位五电平结构潮流控制器的同相供电系统。其中针对二极管筘位型五电平变换器固有的电容电压不平衡问题，文中分析研究了一种新型的基于单级电容的直流辅助稳压电路，其结构简单、控制容易、可靠性强，该电路能够在任意功率因数条件下，特别是在有功传递时，实现直流电容电压的平衡。

　　除此之外，本文还研究了一种借鉴德国模式的基于三／单相交直交潮流控制器的贯通同相供电系统。为了适应高压大容量牵引供电要求，降低开关器件应力，降低器件开关频率，减小器件开关损耗和输出电压THD值，提高潮流控制器可靠性及效率，文中提出了贯通同相供电潮流控制器的两种多电平结构方案，包括二极管箝位五电平结构方案和级联九电平的潮流控制器结构方案。其中，在二极管箝位五电平结构方案的

　　PWM调制方式中，本文又研究了一种快速SVP珊I调制算法。该算法将传统筇坐标系坐

　　标轴沿坐标原点顺时针或逆时针旋转45’得到一种新的静止直角坐标系一口锣’坐标系，

　　在该坐标系下参考电压矢量的定位和基本矢量作用时间的计算只需进行简单的加减和乘法运算，避免了繁琐的三角函数和无理数运算，计算相当简便。

　　最后，本文尝试性地研究了一种级联型无输出变压器的贯通同相供电潮流控制器结构方案。该方案中交直交潮流控制器由五个功率单元级联构成，其中每个功率单元又是由基于二极管箝位五电平结构的交直交变换器构成。通过多单元的级联结构，提高了输出变换器的电压等级，因此可取消输出变压器，直接为牵引负载供电。