一种不对称级联H桥多电平逆变器通用的线性功率均衡方案

不对称级联H桥多电平逆变器由于级联各个单元的直流侧电源电压不同,出现级联单元之间功率分配不均衡问题,为此提出一种通用的线性功率均衡调制方案。功率均衡调制方案对高压单元导通角进行约束,对低压单元的载波进行纵向循环重构,实现了各个级联单元直流侧电源电压不同的情况下,使得逆变器可以在全调制度下保持各级联单元输出功率均衡的效果。并且在拓扑结构增加级联单元数时,调制策略也展现出优秀的通用性。同时该方案对低压单元进行的载波重构还能够使得各低压单元的开关管损耗保持一致,使各个H桥的开关管具有更为接近的温升,有利于逆变器选择合适的散热器。最后通过仿真与实验证明了方案的有效性。

CHB多电平逆变器PWM调制优化及功率均衡控制策略

针对级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)多电平逆变器载波空间层叠(carrier disposition,CD)调制策略下,各级联H桥单元输出功率不均衡以及载波移相调制(carrier phase shift pulse width modulation,CPS-PWM)策略下输出线电压总谐波含量(total harmonic distortion,THD)较高的问题,提出了一种基于功率均衡的混合多载波脉宽调制策略。该策略以载波同相层叠调制(in-phase disposition pulse width modulation,IPD-PWM)策略中的一个载波周期段为基本单元,通过周期性的循环改变三角载波在垂直方向的排列方式,从而实现和CPS-PWM策略一样在全调制比范围内各H桥单元的功率均衡;又能在不改变IPD-PWM输出电压波形的条件下,保证输出电压的谐波频谱与采用IPD-PWM策略时完全一致,有效地改善了逆变器输出线电压的谐波性能;从而解决了各级联单元输出功率不均衡和线电压THD较高的问题。最后通过仿真和实验结果验证了该策略的正确性。

混合级联九电平逆变器功率均衡调制策略研究

三单元混合级联多电平逆变器可以使用较少的开关器件实现高质量电压输出,但其在传统的混合频率调制策略下存在低压单元开关损耗及级联单元间输出功率不均衡等问题。基于此,首先,提出一种改进型混合调制策略,并推导改进型混合调制策略下级联单元输出电压基波表达式,进而得出各级联单元平均输出功率表达式;然后,对改进型混合调制策略进行功率均衡优化,在保留改进型混合调制策略输出电压谐波性能良好的前提下,通过改造PD调制策略的三角载波,有效均衡低压单元开关损耗,通过控制高压单元输出脉冲宽度实现全幅值调制度下级联单元间输出功率自均衡控制;最后,通过仿真和实验验证所提功率均衡调制策略理论分析的正确性和可行性。

改进的新型Ⅱ型不对称CHB逆变器调制策略

级联H桥多电平逆变器具有高质量的输出特性及实用性,然而传统的不对称级联H桥多电平逆变器的调制策略会产生电流倒灌及能量反馈的问题。针对该问题,提出了一种单极倍频的Ⅱ型不对称级联H桥逆变器的调制策略,对该调制频率下所得脉冲进行分区间的逻辑运算与组合,不仅可以解决传统调制策略中电流倒灌和能量反馈问题,而且最大开关频率比传统调制策略降低了1/2,同时改善了逆变器输出电压波形的谐波特性,保证了输出电能质量和效率。所搭建的仿真模型和实验结果均证实了该调制策略的可行性和有效性。

电容电压自均衡多电平逆变器SHEPWM控制策略研究

在传统多电平逆变器的基础上,采用一种基于开关电容的多电平逆变器拓扑结构,单电源时输出七电平和级联时输出十三电平电压。该拓扑结构通过电源和电容串并联的不同组合,能够以比较少的开关器件获得较多的电平数,通过基于遗传算法的特定谐波消除(selective harmonic elimination-pulse width modulation,SHE-PWM)控制策略,消除指定的低次谐波对电路的影响,并对电容的充放电过程及电容的纹波电压进行了理论分析,证明电容电压可以在不用任何复杂的控制策略和附加电路的情况下实现自均衡。最后搭建了七电平和级联十三电平电路的Matlab/Simulink仿真模型和实验平台,通过仿真和实验验证了此控制策略的可行性和有效性。

七电平逆变器电容电压自均衡控制策略研究

在传统多电平逆变器的基础上,采用一种基于开关电容的新型七电平逆变器拓扑,针对此结构提出了一种改进型的同相层叠(in-phase disposition,IPD)载波调制方法。该策略通过调整传统IPD调制载波在正弦调制波周期内水平方向的自由度,减少了半数的载波,大幅降低控制的难度,对其中的两个载波进行周期性互换,从而实现开关电容的电压自均衡。同时以单相七电平逆变器为例,对该结构的效率进行了详细的分析。最后通过搭建相应的Matlab/Simulink仿真和小功率实验平台验证调制方法和拓扑结构的有效性和实用性。

一种新型CHB多电平逆变器功率均衡调制策略

传统调制策略难以使级联H桥多电平逆变器同时具有较优的输出电压谐波特性以及实现各级联单元间功率均衡,针对该问题提出了一种基于载波循环控制的新型调制策略。该调制策略通过调整单个传统载波在垂直方向的排布进而重构出新的循环载波,并详细推导了在全调制度下各级联单元平均输出功率的表达式,结果表明该调制策略不但可以得到最优的输出电压谐波特性,同时还能够使各级联单元之间实现级联单元间功率均衡,最后搭建的仿真模型和实验平台均证实了所提新型功率均衡调制策略的可行性和有效性。