适用于中点箝位型三电平逆变器的多目标调制策略

为同时实现中点箝位型三电平逆变器的中点电压平衡和共模电压降低,分别分析了基于载波脉宽调制(CBPWM)和基于虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)的中点电压平衡和共模电压降低方法。基于CBPWM提出一种可以降低共模电压的载波脉宽调制(RCMV_CBPWM)策略,可将大多数工作区域的共模电压限制在直流侧电压的1/6以内。为了实现上述2个目标,同时不过分增加开关损耗,在RCMV_CBPWM基础上提出了一种多目标调制(MOPWM)策略,在全调制度和全负载功率因数范围内,共模电压可限制在直流侧电压的1/6以内并实现中点电压平衡,且其开关损耗低于VSVPWM。比较了MOPWM、RCMV_CBPWM和VSVPWM在中点电压控制、共模电压降低和开关损耗降低方面的性能。实验结果验证了MOPWM的可行性和优越性。

基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器研究

针对T型三电平逆变器在新能源发电领域的广泛应用,分析了T型三电平逆变器的结构和工作原理,阐述了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)策略的思想,详细介绍了参考电压矢量位置判断、基本矢量作用时间计算和基本矢量作用时序生成三个步骤的实现方法.借助Matlab/Simulink软件搭建了基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器的仿真模型,仿真结果验证了仿真模型的正确性和SVPWM调制策略的有效性.

适用于三电平逆变器的电流谐波最小脉宽调制策略

受限于散热条件,大功率牵引传动系统中逆变器开关频率通常很低,三电平逆变器由于在低开关频率下具有较小的输出谐波、较低的dv/dt等特点在中高压大功率领域中被广泛应用。以三电平中点钳位型逆变器为研究对象,提出一种电流谐波最小脉宽调制策略(CHMPWM),基于加权总谐波畸变最小的优化目标求解不同开关角个数下的开关角曲线,与目前应用较为广泛的特定次谐波消除脉宽调制进行谐波性能对比。该方法不会完全消除特定次数的谐波成分,但是总体电流谐波可以达到最小。针对电流谐波最小脉宽调制策略在实现过程中存在的困难,设计全速度范围基于电流谐波最小脉宽调制的多模式调制策略。仿真和实验结果表明,提出的调制策略具有良好的谐波性能,与理论分析结果一致。

带有死区时间补偿及电容电压平衡功能的二极管钳位型三电平逆变器数字调制方法

针对二极管钳位型三电平逆变器存在的电容电压平衡问题和死区时间导致的输出波形失真问题,该文在分析死区时间对输出波形失真及电容电压平衡影响的基础上,提出一种可用于高频逆变器的数字调制方法及具体实现形式,分析量化与采样环节、数字隔离器件传输延时及采样时钟对所提方法的影响,并给出开关时钟分频倍数的设计准则。该方法独立于闭环控制系统其他环节,无需电流采样,实现容易且易于集成在数字控制器中;无需控制环路运算,可适用于更高开关频率和输出频率。仿真和实验表明,所提方法在不同开关频率、不同死区时间和不同负载类型下均能有效地降低死区时间导致的输出波形失真现象,且能够很好地解决电容电压平衡问题。此外,所提方法在开关频率高达400 kHz的情况下仍具有良好的效果。

三电平逆变器中点电位偏移机理分析与平衡方法研究

针对三电平中点钳位逆变器的中点电位平衡控制问题,分析T型三电平逆变器的中点波动原因,基于无谐波注入和动态谐波注入方式对中点电流三次谐波的周期傅里叶级数进行推导分析。首先推导出一种开环的谐波注入算法,在此基础上提出一种基于比例谐振控制器的闭环谐波注入算法进行中点电流抑制。采用MATLAB/Simulink仿真软件对开环谐波注入和闭环谐波注入的算法进行了仿真,搭建了40 kW的三电平逆变器进行了实验验证。仿真和实验结果均可验证理论分析的正确性及所提控制策略的有效性。

具有中点电压平衡与零序电流抑制的T型三电平逆变器供电六相PMSM-DTC

在三电平六相电机驱动系统中,存在中点电压不平衡及零序电流导致定子电流畸变等问题。为此,该文针对T型三电平逆变器供电的六相永磁同步电机,提出一种具有中点电压平衡与零序电流抑制功能的直接转矩控制(DTC)策略。为实现DTC的快速构建,该策略基于两电平三相电机DTC结构,利用精简后的开关状态,在六相绕组轴线上分别合成满足控制要求的4个电压矢量,然后通过两个滞环比较器结合简单的扇区划分,确定最优电压矢量所在轴线,同时构建中点电压与零序电流控制平面,并对系统在控制平面所处扇区进行判断。在此基础上,根据最优电压矢量所在绕组的相电流iy的极性,实现最优电压矢量的选择,并进一步构建DTC最优开关矢量表。最后,通过实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

NPC型三电平逆变器的永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

中点钳位式三电平逆变器拓扑结构简单,适用于高电压,大容量场合。提出了表贴式PMSM模型预测的控制算法,同时为了提高三电平逆变控制的PMSM的稳态性能,改进了传统单矢量控制,提出NPC型三电平逆变器的PMSM双矢量模型预测电流控制,从而达到减小电流谐波,抑制转动脉距的目的。还根据正负小矢量作用于中点电位时的效果相反来实现中点电位的平衡。提出的双矢量模型预测电流控制和传统的单矢量模型预测电流控制,经过仿真实验的结果表明:双矢量模型预测电流控制优于传统单矢量模型预测控制,双矢量模型预测控制能有效的减少电流谐波和转动脉据,对电机的动稳态性能有很好的效果。

基于T-NPC型三电平逆变器的控制策略研究

T-NPC三电平逆变器作为中高功率发电领域应用极为广泛的拓扑,对提高电能转换效率起到极大促进作用。研究了基于T-NPC三电平逆变器的新型PET拓扑结构,该拓扑结构将传统变压器的两电平逆变器替换为T-NPC结构的三电平逆变器,以进一步减少谐波、降低损耗。MATLAB/Simulink仿真实验验证了T-NPC型三电平结构控制策略的可行性和有效性。

T型三电平逆变器开路故障诊断方法研究

本文以三相T型三电平逆变器为研究载体,以开关器件开路故障作为研究对象,采用“数据采集-特征提取-特征识别-软硬件部署”的工作范式,提出基于数据驱动的开关器件故障诊断方法。通过搭建完整诊断仿真平台,在基波周期时间尺度给出诊断结果,取得了95%以上的故障诊断准确率。

高电压穿越下的三电平逆变器中点电压控制方法研究

在电网运行中,电压暂时性升高现象时有发生,如雷击、系统故障解除等都会引起电网电压的瞬时升高。为了确保接入电网的电力电子设备在电压异常时能够继续运行而不至于脱网,高电压穿越(High Voltage Ride-Through, HVRT)技术应运而生。此项技术要求逆变器等电力电子设备能够在短时间内承受高于额定值的电压,同时保证系统的稳定运行。通过分析基于三电平逆变器的工作原理与结构特点,阐述高电压穿越下中点电压偏移的原因,提出了一种适用于高电压穿越条件下的中点电压控制方法,希望能够为三电平逆变器在实际应用中的高效运行提供技术支持。

基于Matlab的三电平逆变器预测控制采样延迟优化

模型预测控制应用在三电平逆变器驱动的永磁同步电机系统时,处理器计算负担重,将导致转速及电流传感器的采样信息存在较长延迟,造成系统性能下降。为解决这一问题,提出一种基于扇区选择的模型预测控制方法。该方法通过无差拍思想确定系统所需的期望电压矢量,通过电压矢量角度得出其所在的三角形扇区,枚举扇区内的电压矢量进行电流预测。该方法通过减少待选电压矢量的个数来降低处理器计算量,从而缩短传感器采样信息的延迟时间。论文采用Matlab对由三电平逆变器驱动的永磁同步电机嵌入式系统进行仿真,实验结果表明,通过降低算法计算量,可有效提升系统性能。

基于换相阈值精准计算的三电平逆变器故障行为挖掘

三电平结构在高压功率下可实现交流电机的变频调速,但是由于死区时间的引入,导致系统控制性能变差,输出的电压与电流发生畸变,甚至会导致电动机发生机械谐振。为有效控制电压波形的分布,提出基于换相阈值精准计算的三电平逆变器故障行为挖掘方法。计算非导与导通绕组电感的具体数值,完成逆变器故障行为建模。按照三电平逆变器结构定义故障行为表现区间,得到准确的换相阈值计算结果,实现对三电平逆变器的故障检测。实验结果表明,电压传输波的极大值不超过257.5 V、极小值不低于134.8 V,符合有效控制电压波形分布形式的要求。

二极管箝位型三电平逆变器控制系统研究

该文对二极管箝位型三电平逆变器的控制系统进行研究。为了对输出电压的波形进行控制,该文建立了三电平逆变器的数学模型,使用输出电压瞬时值控制系统来获得高质量的输出电压波形。中点平衡问题是三电平逆变器的一个固有问题,该文对此进行了深入探讨,并提出了一种基于各相桥臂输出电流方向和中点波动方向检测的中点平衡控制方法。实验结果验证了控制方案的正确性和可行性。

中点箝位型三电平逆变器在空间矢量调制时中点电位的低频振荡

中点(neutral point,NP)电位偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的主要缺点。该文研究NPC三电平逆变器在空间矢量调制(space vec tor pulse-width modulation,SVPWM)时的NP电位低频振荡问题。通过计算电压矢量的作用时间并引入电流矢量,建立NP电位的动态模型。分析各个矢量对NP电位的影响。高频和3倍输出频率的低频相结合,构成了NP电位的振荡模式。论文推导出NP电位在单周期内可平衡的条件和1个扇区内的可平衡条件。在实验室样机上验证所提理论的有效性与正确性。

不同零序电压注入的NPC三电平逆变器中点电位平衡算法的比较

中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器已被广泛应用,中点电位的平衡是其关键技术之一。首先建立基于零序电压注入的中点电位的数学模型,然后根据模型分析采用三种不同零序电压注入的计算方法。在实验室搭建三电平并网逆变器实验样机,比较在不同功率因数下,3种不同零序电压注入方法的中点电位动稳态平衡能力。结果表明,3种方法均能很好地平衡中点电位。此外,在实际条件下,上下电容值常会不相等,因此有必要补充在上下电容值误差为12%条件下的实验。实验验证了3种不同零序电压注入方法在上下电容值误差较大时仍能很好地控制中点电位的平衡。

中点箝位式三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制研究

论述一种中点箝位式三电平逆变器SVPWM原理及其实现方法。为避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,利用三个判断规则,可以很方便地确定出参考矢量所在的扇区和小三角形,给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导出三角形顶点工作矢量的作用时间。并提出一种充分利用冗余电压矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实本文提出的调制算法是正确且有效的。

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM方法的研究

对于中点箝位三电平逆变器,传统的空间矢量脉宽调制方法需要进行大量的三角函数运算及扇区判定,增大了控制器的计算工作量。为解决这一问题,该文研究一种基于60°坐标系的空间矢量脉宽调制方法。该方法采用正(负)小矢量首发的七段式调制技术生成所需的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)波形,同时,根据负载电流方向及上、下电容(C1、C2)电压的大小,利用正、负小矢量对电容中点电压的不同作用,通过改变电压调整系数对正、负小矢量的作用时间进行调整,进而降低电容中点电压的不平衡程度。仿真结果表明,该方法可省去扇区判断过程,缩小计算工作量,维持电容中点电压基本平衡。

三电平逆变器直流侧电压平衡控制方法的改进

三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。为此,该文深入研究了不同电压空间矢量对直流侧电压平衡的影响,并针对交流传动系统四象限运行的要求,提出了一种基于瞬时电流检测的直流侧电容电压平衡控制方法。这种方法,可以使直流侧电容电压不受实际功率流向和功率因数高低的影响,在各种工况,特别是低电压能量回馈状态下,都能以较快的速度保持电容电压平衡。双PWM三电平异步电动机调速系统样机上的实验结果证明该方法是有效的。

基于IGBT三电平逆变器的±100kvarD—STATCOM

D—STATCOM是一种新型的用于配电网的动态无功补偿装置。文中介绍的± 1 0 0 kvarD— STATCOM采用 IGBT三电平逆变器实现 ,启动采用直接并网方式 ,脉冲调制采用特定谐波消除脉宽调制 (SHEPWM)技术以消除逆变器输出电压的特定次数谐波 ,控制器和脉冲发生器分别采用 TMS3 2 0 C3 X数字信号处理器实现。试验表明 ,该装置具有快速、连续地调节无功的能力和输出电流谐波含量低等优越性能。

三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的研究

特定谐波消除SHEPWM,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点,所以受到人们的普遍关注。该文首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形,研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法,提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法,使得求解非线性方程组的速度明显加快;根据非线性方程组的数值解,用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究; 用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型,以双DSP中压变频控制平台为控 制器,对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。