级联多电平逆变器优化调制策略

针对于传统的级联H桥多电平逆变器多载波调制策略存在的不足,提出一种优化调制策略。首先利用单极倍频调制技术对PD调制策略进行优化,使得开关管在等效开关频率保持不变的情况下,最高开关频率降为原来的1/2,然后将各个单元的触发脉冲信号以1/4周期为单位进行轮换,经过3/4个周期后实现了各个单元的功率均衡。该方法控制简单,具有比载波移相法更优的输出波形质量,且所有单元开关管的工作应力相同,散热分布均匀,有效降低了开关损耗,提高了系统的使用寿命和可靠性。仿真和实验结果验证了该优化调制策略的正确性和可行性。

五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

为了避免中点钳位/H桥五电平逆变器拓扑结构中因直流母线上存在2个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器拓扑。该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个三角载波周期内充、放电时间相等,即可实现钳位电容电压平衡控制。对此提出一种新型的SPWM控制策略,该策略采用方向相反的2个调制波对正、负半周期交错的三角载波进行调制,从而实现钳位电容充、放电平衡。以单相电容钳位五电平逆变器为例,对其拓扑结构和工作原理进行了详细分析,提出了钳位电容平衡控制策略,并通过仿真研究和实验结果验证了所提控制策略的正确性与可行性。

基于载波重构的混合多载波PWM技术

针对载波移相和载波同相层叠调制技术应用于级联H桥逆变器时分别存在的输出电压谐波性能差和输出功率不均衡的问题,对CPS-PWM技术中的三角形载波重新构造,提出了一种基于载波重构的混合多载波PWM调制技术。利用IPD-PWM技术中垂直层叠分布的小三角形的腰取代CPS-PWM中的三角形载波,通过状态空间平均法计算出在重构后的载波下逆变器输出电压的基波幅值和各个级联单元的输出电压,并和逆变器在CPS-PWM和IPD-PWM技术下的输出电压做了对比分析。以七电平CHB逆变器为例,采用混合多载波PWM调制技术时的仿真和实验结果表明:输出线电压谐波性能与采用IPD-PWM调制技术时完全一致,并且和CPS-PWM调制技术一样能提高的逆变器等效开关频率和能实现级联单元间功率自然均衡,且输出电压基波幅值也与采用IPD-PWM和CPS-PWM技术时相等。

基于TPWM的CHB多电平逆变器功率均衡策略研究

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)调制策略直流电压利用率低和各级联H桥单元输出功率不均衡的问题,提出了一种基于功率均衡的同相层叠梯形波脉宽调制(IPD-TPWM)策略,该调制策略既能在选取合适的梯形波三角化率δ值的条件下,保证输出线电压波形质量的同时大幅提高CHB逆变器输出电压基波幅值;又能通过改变三角载波的排列方式,从而实现在全调制比范围内各H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。从而解决了直流电压利用率低和各级联单元输出功率不均衡的问题,并且该功率均衡控制方法相对简单,简化了控制难度,可以非常方便地应用于N电平CHB逆变器的场合。最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型和实验平台,仿真和实验研究证实了该调制策略的有效性和切实性。

基于IPD调制的电容钳位型多电平逆变器功率均衡控制策略

针对电容钳位型非对称H桥级联多电平逆变器多载波调制策略中存在的功率均衡问题,在基于载波同相层叠(in-phase disposition,IPD)调制策略的基础上,对载波自由度进行改进,提出了一种新颖的载波同相交错层叠控制方法。该方法是将半个输出周期内的脉冲序列在各级联单元间进行循环,经过1个周期后能够实现各级联单元间的功率均衡,而且兼有载波同相层叠调制良好的消谐特性。以2单元电容钳位非对称H桥级联多电平为例,对该功率均衡控制策略的原理进行了分析,并通过仿真和实验结果验证该控制策略的正确性与可行性。

五开关H桥逆变器改进PWM控制方法的研究

针对传统级联五电平逆变器所需开关器件较多的问题,介绍了一种由1个辅助开关电路与H桥电路相结合的五开关H桥逆变器拓扑。根据该拓扑工作原理的特点,对其脉宽调制PWM策略进行了研究,提出了一种基于载波移相脉宽调制的改进型PWM控制方法。该方法依据两单元H桥级联,通过单极倍频CPS-PWM方法得到五电平相电压的波形,并把该五电平电压波形作为五开关H桥逆变器的输出目标波形,再结合逆变器的4种工作模式来逆向推导出PWM脉冲信号。最后通过仿真和实验研究证明了该拓扑结构和控制方法的可行性与有效性。

级联五开关五电平逆变器及其功率均衡策略研究

级联多电平逆变器在中高压、大功率场合应用很广泛,但各级联单元间往往存在着输出功率不均衡问题,这会导致电源寿命降低和开关损耗增加,直接影响系统的运行效率,由此对级联五开关逆变器提出一种功率均衡控制方法。该方法首先利用方向相反的2个调制波,以此减少三角载波数量;然后基于交错载波层叠调制,对垂直方向的三角载波进行新的排序组合,再通过逻辑运算得到所需PWM脉冲信号,最终使得各级联单元输出功率在1个输出周期内实现了均衡。最后以三单元级联五开关逆变器为例进行了仿真研究,其结果验证了在1个输出周期内不同功率因素下,各单元输出功率相等,与理论分析一致。