三电平并网逆变器结构优化及中点电压控制

将三电平并网逆变器的LCL滤波器电容公共点与直流侧中点相连可有效抑制共模电流,但易引发共模谐振,产生过大中线电流,加剧中点电压波动。首先优化滤波器结构解耦共模差模回路,减小中线电流;其次针对优化结构提出新的中点电压控制策略,最大程度消除中点电压波动;最后,通过仿真与实验验证了滤波器设计及控制策略的有效性。

新型三电平变流器中点电压控制策略及其可控区域

针对三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器中点电压波动问题,分析了三电平变流器基本工作原理,提出了一种适用于任意调制策略的三电平变流器中点电压平衡策略。该策略以输出线电压满足要求为控制目标,根据中点电压的波动情况实时修正调制策略的输出开关状态。鉴于单开关周期完全可控区域的重要意义,本文分别分析了调制策略为正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略时新型中点电压平衡策略的单开关周期完全可控区域。理论分析和仿真结果表明,新型中点电压平衡策略具有普遍适用、实现简单的优点,其单开关周期完全可控区域受调制策略、调制度、运行时间和功率因数的影响。

一种新颖的三电平逆变器中点电压控制方法

在此处分析了T型三电平逆变器中点电流与注入的零序电压的关系,以及在一个控制周期内中点电压可平衡的必要条件。针对中点电压平衡问题,提出了基于零序电压线性规划的方法,通过求解线性方程确定所需要注入的零序电压,实现了对中点电压的有效控制。搭建了相应的实验样机,结果验证了所提方法的可行性和有效性。

三电平APF直流侧电容中点电压控制方法的研究

近年来,大容量电力电子装置在高压交流电力系统中得到日益广泛的应用,但其存在谐波和无功等问题,不仅威胁到系统自身的安全运行,而且严重影响电网电能质量。为了解决此类问题,有源电力滤波器应运而生。有源电力滤波器作为用于动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,是柔性交流输电系统(FACTS)重要部分,而且被公认为是治理电能质量问题的有效手段。

三电平稀疏双级矩阵变换器的中点电压分段控制

针对输出级为稀疏三电平结构的双级矩阵变换器这一新型拓扑的中点电压偏移问题,提出了通过调节冗余小矢量的相对作用时间、分段平衡中点电压的控制方法。该方法结合了对称七段式及九段式空间矢量调制技术的优点使得中点电压在任意时刻均无不平衡区域,从而使中点电压偏移问题得到了明显的改善。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法。这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现。仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性。

一种新型三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略

从两方面对现有三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略进行分类,归纳了每类中点电压平衡控制策略的特点。根据各相开关状态对中点电流和输出线电压的影响,提出了一种适用于任何调制策略的新型中点电压平衡控制策略,与现有中点电压平衡控制策略相比,该策略具有原理简单、易于数字化实现的特点,但也存在开关损耗较大的不足之处,最后通过实验验证了文中提出方法的正确性和合理性。

有源箝位逆变器中点电压平衡控制研究

针对有源箝位三电平逆变器的特点,提出无差拍控制和新型载波调制方法,实现其电流快速跟踪控制和中点电位振荡抑制。而且,为了解决有源箝位三电平逆变器的开关损耗不均问题,提出一种载波输出方法,实现开关管损耗均衡控制。仿真和实验结果验证了提出新型无差拍控制和调制方法能够很好的跟踪给定电流、中点电位振荡和开关损耗均衡控制。

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。

三电平有源滤波器直流侧电压控制方法

建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的影响。然后针对三电平APF,提出了一种简单的中点电压平衡控制策略。该方法只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现中点电压平衡控制。同时,并没有增加系统的开关损耗和输出电压的du/dt。仿真结果证明了这种控制策略的正确性。

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法

传统两电平有源电力滤波器(active power filter,APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。

三电平双PWM变换器电容电压平衡综合控制

针对三电平双PWM变换器电容中点电压平衡控制问题,提出一种网侧和电机侧电容中点电压平衡综合控制策略。该算法首先在每个开关周期对网侧和电机侧的三相电流和直流侧电容电压进行采样和预测,通过查表得到参考矢量所在扇区的中点平均电流计算式,进而给出一个能够表征电容中点电压预期控制指标的品质函数g。通过递推运算使g函数取最小值,从而获得下一个调制周期最佳中点电压控制的冗余矢量时间分配因子λ。仿真和实验结果表明,相比于常规单独网侧的中点电压控制算法,该算法具有较好的动态响应性能,能够使直流侧电容中点电压波动大大减小。

三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制的研究

论述一种中点钳位式三电平逆变器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,采用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,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。提出一种充分利用冗余小矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实了提出的调制算法是正确且有效的。

三电平光伏并网逆变器两相调制中点平衡控制

针对NPC三电平三相光伏并网逆变器,提出了一种基于两相调制的中点电压平衡控制算法。建立了中点电流数学模型,总结了中点电压不平衡原因及其动态波动的固有机理,分析了两种两相调制方法对中点电压的影响,通过将中点电压反馈值与设定的滞环宽度上下限进行比较,来选择能够抑制中点电压产生静态偏移或动态波动的两相调制方法,从而实现对中点电压的有效控制。实验结果验证了所提两相调制中点平衡控制算法的正确性和有效性。

基于T型三电平变换器的优化损耗分布控制策略

T型三电平变换器在常规调制策略下,存在着严重的内管外管损耗不均的问题。当变换器的调制比低于0.57时,T型三电平变换器的内管温升明显高于外管温升,这个问题在低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)运行时更为严峻,将威胁变换器的长期可靠运行。为此,提出了一种基于损耗优化分布的不连续脉宽调制策略,在空间矢量图的对应区域采用新的开关序列,每相采用钳位到直流侧正极或直流侧负极的钳位方式,进而实现外管内管电流的重新分配。新调制策略采用五段式发波,不仅有效改善了内外管损耗的分布,还能提高变换器整体效率;通过冗余小矢量互补的序列,维持中点电压的平衡;新调制策略具有统一的载波调制实现方式。最后,通过电气-热联合仿真,验证了所提损耗优化分布调制策略的有效性。

一种改进的多电平逆变器空间电压矢量控制方法研究

针对逆变器直流侧中点电位不平衡问题影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性,提出了一种改进的SVPWM算法。重点分析其工作原理,经仿真研究,实验结果证实该算法是正确且有效的。

基于调制波分解的中点钳位型三电平逆变器的混合调制策略

对于中点钳位型三电平逆变器,传统的载波脉宽调制在高调制度低功率因数下中点电压会发生三倍频波动,而虚拟空间矢量调制虽然能实现中点电压无条件平衡,却存在开关损耗高的问题。针对上述问题,基于调制波分解的多约束目标的协调,提出一种适用于中点钳位型三电平逆变器的混合调制策略。该调制策略采用双调制波单载波比较的方式实现,分析开关次数和中点电压无条件平衡的两类约束,为了在确保中点电压平衡的条件下降低开关损耗,提出上述两类约束的混合调制策略。在此基础上,探讨两种约束下的中点电压主动控制方法。另外,还对比了混合调制策略与其他调制策略的性能指标。混合调制策略可以在全调制度全功率因数下实现中点电压平衡,且相比虚拟空间矢量调制开关损耗有所降低,实验结果证明了其可行性和优越性。

中点箝位型三电平逆变器控制方法的综合研究

深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立了平均中点电流数学模型,为中点电压平衡控制提供了理论依据,并提出基于电压中矢量合成的中点电压平衡控制方法,该方法对于系统动态过程中出现的电压不平衡,可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于电压中矢量的部分作用时间被均分给相应的小矢量,因此其补偿效果明显。实验结果证实了本研究方法的正确性。

基于中线电流注入的三电平有源电力滤波器中点平衡策略

对于中点箝位式三电平有源电力滤波器,建立了中线电流与中线电压的定量数学模型。基于上述模型,提出了一种三电平中点电位控制方法。通过引入表示中线电流与电容中点电位关系的系数,可以根据上下电容电压差直接计算出注入的中线电流的合理值。同时通过合理选择滤波器参数与采样频率,可以抑制该方法对于APF补偿效果的影响。仿真与实验研究结果表明,该方法在基本不影响补偿效果的同时可消除中点电位不平衡。

基于共中线拓扑的开绕组异步电机控制策略研究

为使开绕组拓扑结构同时具备独立母线开绕组拓扑的灵活性和共母线开绕组拓扑在电磁干扰和容错方面的优势,采用一种共中线双逆变器变流结构实现开绕组异步电机的控制。为探讨这一拓扑的控制策略,将一台逆变器与直流电源相连,而另一台逆变器仅由电容支撑。以此为基础对两逆变器的功率分配、电容电压控制、零序电流及中点电位平衡控制等核心问题进行了研究,并通过实验对所设计的控制策略进行验证。