基于Sigma-Delta调制的双两电平逆变器调制策略

在多电平逆变器的调制中,Sigma-Delta调制器可以改善逆变器输出电压频谱,减少系统噪声。而将其运用到共直流母线的开绕组异步电机双两电平逆变器系统中时,由于开关状态和开关频率的不固定,无法采用传统的改变冗余小矢量作用时间的方法来消除系统中的零序电压。为此,针对共直流母线双逆变器系统,提出一种调制方法,该方法利用Sigma-Delta调制器过采样及噪声压缩技术,优化逆变器输出电压频谱;同时,利用两电平空间矢量图中两个互差120°的基本矢量所对应的系统零序电压为零的原理,将参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互差120°的等效参考电压矢量,并由两台逆变器分别单独产生,以此实现对共直流母线的开绕组异步电机双两电平逆变器系统零序电压的完全消除。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

面向交直流混合配电系统的多端口电力电子变压器研究综述

多端口电力电子变压器作为交直流混合配电系统的一种关键枢纽设备,具备能量流动双向、潮流灵活调节、谐波无功可控和端口故障隔离等功能,近年来得到越来越多的关注。针对面向交直流混合配电系统的多端口电力电子变压器,层层深入推演了其拓扑结构的发展历程,从图论的角度归纳出星型和串型结构,从公共能量汇集环节形式的角度归纳出共直流母线结构和高频耦合的结构。然后,对比分析了不同拓扑结构的优劣势,并给出实际交直流混合配电系统不同需求下的拓扑结构选取原则。进一步地,总结了多端口电力电子变压器在仿真、设计、控制与保护方面的应用挑战,进而展望了未来的技术发展方向。

三电平多相H桥变频器支撑电容电流抑制方法

目前对支撑电容电流抑制的研究尚不充分,而电容电流有效抑制可减少支撑电容体积,延长电容寿命,对设备尺寸、可靠性有严格要求的船舶应用场合尤为重要。为此,针对共直流母线三电平五相H桥推进变频器,首先推导载波移相前后推进变频器直流输入电流表达式,并予以理论计算与仿真校核;其次,提出一种可表征不同载波移相角下电流谐波抑制性能评估函数,并得到不同载波移相角下电流谐波抑制性能曲线,结果表明,通过理论计算的载波移相角可实现推进变频器电容电流最优抑制。最后,仿真和试验验证本文所提方法的正确性、有效性。所提方法为在不增加硬件条件下的三电平多相H桥推进变频器支撑电容优化设计提供一种解决思路。

并联光伏逆变器间直流侧共模电压分析

建立逆变器并联系统模型,揭示直流侧共模电压和漏电流产生原因。根据PWM脉冲产生机理以及数字实现特点,从不同调制方式脉冲规律出发,提出一种并联逆变器直流侧共模电压谐波分析新算法。该算法过程清晰,易于实现。最后,在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,仿真结果验证所提出算法的准确性,并利用该算法得到各次谐波幅值随参数变化的规律,为进一步分析提供重要的指导依据。

大功率电流源型变频器共模电压研究

为了解决电流源型变频器中存在共模电压的问题,提出了一种采用一体化直流电抗器的方法。该方法在传统电流型变频器的直流环节加入共模电感,以减小系统的共模电流和共模电压。对采用一体化电抗器的3种电流源型变频器的共模电压进行了系统分析,并对一体化直流电抗器的共模电感值进行选择。其中将整流器侧电容中性点与逆变器侧电容中性点连接在一起时,共模电压和共模电流都得到了明显抑制,降低了共模噪声对电机的影响。由于省去了用于抑制共模电压的隔离变压器,这种结构使得变频调速系统结构简单,运输方便,成本降低。仿真结果说明了分析的正确性。

永磁直驱风电机组的机侧多整流器并联运行控制研究

永磁直驱风电机组的容量通常达到了兆瓦级,采用并联型结构是主要的扩容方式。传统的风电变流器机侧整流器具有独立的直流母线,虽具有控制简单的优点,但也存在成本高、体积增加等问题。针对这个问题,提出了一种新型的永磁直驱风电机组机侧多整流器共直流母线并联运行控制策略。该控制策略的控制目的是抑制共直流母线的整流器模块之间由于不同步造成的环流,因此首先对具有公共直流母线的多整流器运行的直流环路和零序电流动态进行了建模和分析,设计了独立的电流控制器,并通过同步载波移相配合生成了多簇脉冲调制信号给不同的整流器模块,但相互的控制器使用了同一个转子位置观测器,从而实现了每个模块的电流同步和均衡,并匹配了最优的总发电机转矩。最后,为了验证控制策略的有效性,基于1.5 MW的永磁直驱风电机组试验平台进行了试验研究。试验结果表明,在新型控制策略下,变流器机侧多整流器模块能正常运行,并具有较优的性能。

10kV统一电能质量控制器配电网应用研究

给出了10 kV配电网基于模块化多电平变换器技术的统一电能质量控制器(modular multilevel converter based unified power quality conditioner,MMC-UPQC)装置提高实用性的五种方法。第一种方法采用变比可变的变压器代替传统MMC-UPQC的串联变压器,提高了MMC-UPQC电压暂降补偿深度;第二种方法采用双串联变换器串联代替传统MMC-UPQC的单串联变换器,减小了公共直流侧电压,降低了阀组柜绝缘要求;第三种方法在电压暂降期间控制并联变换器吸收适量的有功功率,减少了MMC-UPQC子模块直流电容的释放能量,减小了直流电容的容量;第四种方法 MMC-UPQC子模块采用混频控制,根据子模块需治理的电能质量问题设定控制脉冲的频率,减少了子模块内开关器件损耗,降低了散热措施要求;第五种方法在控制策略中引入环流抑制控制,减小了MMC-UPQC变换器内部的环流电流及桥臂电抗器感抗。与传统MMC-UPQC装置相比,采用所提五种方法的MMC-UPQC装置能提高电压暂降补偿能力,减小占地面积和成本。

最小共模电压SVPWM调制算法电压源整流器的研究(下)

本文在基于三相VSR一般数学模型的基础上推导了直流侧共模电压的表达式,分析了理想情况下无死区时和实际情况下有死区时传统SVPWM算法的零矢量和非零矢量对共模电压幅值和谐波分布的影响,并在此基础上提出了一种采用非零矢量等效合成零矢量作用的最小共模电压SVPWM调制算法和共模电压不受死区影响的死区时间设置方法。以上分析得到了MATLAB/SIMULINK仿真分析和变频空调样机的定性验证。结果表明0相比传统采用零矢量的SVPWM算法,最小共模电压SVPWM算法使共模电压的幅值和变化率降低66%,减轻了共模电压干扰。

最小共模电压SVPWM调制算法电压源整流器的研究(上)

本文在基于三相VSR一般数学模型的基础上推导了直流侧共模电压的表达式,分析了理想情况下无死区时和实际情况下有死区时传统SVPWM算法的零矢量和非零矢量对共模电压幅值和谐波分布的影响,并在此基础上提出了一种采用非零矢量等效合成零矢量作用的最小共模电压SVPWM调制算法和共模电压不受死区影响的死区时间设置方法。以上分析得到了MATLAB/SIMULINK仿真分析和变频空调样机的定性验证。结果表明:相比传统采用零矢量的SVPWM算法,最小共模电压SVPWM算法使共模电压的幅值和变化率降低66%,减轻了共模电压干扰。

共直流母线并网逆变器并联系统运行方式

为使共直流母线并网逆变器并联系统(GIPS)实现理想无环流运行状态,各并联单元输出的脉宽调制电压波形需要保持一致,也就是各并联单元驱动信号需保持同步。借助并联系统各单元驱动信号的同步约束规律,可容易将被提出的H桥死区消除正弦脉宽调制应用于共直流母线GIPS,从而避免死区效应对并网电流的影响。由数字信号处理器与现场可编程门阵列结合的数字控制系统易于实现所提出的并联运行方式。实验结果验证了所提控制方法的运行特点与有效性,GIPS基本能够实现无环流运行状态并且在整个运行阶段无需设置死区时间。

基于公共直流母线的挖泥船绞车变频控制系统

通过对基于公共直流母线的多变频器系统构成和功能等的描述,介绍了多变频器系统在绞吸吹式挖泥船上对6组绞车进行协同运行控制的应用。每个变频器对应驱动一个绞车电机,在运用中每个变频器都有电动和发电两种工作状态,公共直流母线系统充分发挥了能量互馈的特点,使得系统工作可靠性高,冗余性好,能完成高性能的多组绞车联动协同控制,并具有发热量小、节能性好等特点。

多传动变频技术在海上航行横向补给装置中的应用

随着电力电子技术的快速发展,变频技术在船舶上的应用日趋广泛。首先介绍变频传动海上航行横向补给装置,然后介绍变频传动主回路系统、控制系统和控制策略,认为变频传动技术是一种先进的技术,建议推广应用于海上航行横向补给装置中。