最近电平逼近调制的基波谐波特性解析计算

随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型直流输电工程的出现,高电平数换流器将在电力系统中得到越来越多的应用。最近电平逼近调制(nearest level modulation,NLM)是一种适合高电平数换流器的阶梯波调制策略,其实时控制触发方式用于理论研究,而其等间隔控制触发方式适合用于数字实现。为此推导了阶梯波调制的通用Fourier级数解析表达式,在PSCAD/EMTDC下搭建了基于NLM的两端MMC直流输电仿真系统。利用解析计算和仿真两种方法研究了实时控制触发和等间隔控制触发下NLM的基波和谐波特性。理论计算和仿真研究表明,间隔时间越大,阶梯波对调制波逼近的延迟越大。这会造成阶梯波的基波幅值偏差和总谐波畸变率变大,并且使系统的连续调节能力变差。基波幅值偏差过大会导致控制系统不稳定,因此在条件允许的前提下,等间隔控制触发选用适当小的间隔时间是有必要的。

基于阶梯波调制的MMC电容电压平衡控制方法对比研究

针对阶梯波调制策略应用于模块化多电平变流器(MMC)时子模块电容电压的均衡问题,分析并比较两种典型的电容电压平衡控制方法。结合基于阶梯波调制策略的MMC工作机理的分析,详细论述开关序列轮换法和排序冗余选择法的基本思想和实施细则,给出两种控制方法在电压平衡效果、开关频率、算法结构和硬件要求四个方面的比较结果。依据相同的主电路参数,建立基于开关序列轮换法和排序冗余选择法的阶梯波调制MMC仿真模型和物理实验平台。仿真和实验结果表明,开关序列轮换法稳态表现良好,而排序冗余选择法有较强的暂态调节能力,后者具有较好的实用性和可靠性。

基于粒子群优化的模块化多电平变换器阶梯波调制策略

选取合适的开关角迭代初值是模块化多电平变换器(MMC)阶梯波调制方法实现的关键。为此提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的阶梯波调制策略。该策略采用PSO算法得到优化的开关角初值,再运用牛顿迭代法快速计算出开关角的精确解。所提出的方法辅以电容电压排序平衡策略可以有效地解决子模块电容电压均衡问题,具有低复杂度和开关频率的优点。以三相五电平MMC系统为例,搭建了低压物理模型的验证平台。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。

阶梯波多电平变换器特定谐波消除的完全解

针对数值算法和智能算法在求解阶梯波多电平变换器特定谐波消除问题时存在初值选取困难且只能求得部分解的问题,依据Groebner基和对称多项式理论的代数算法,将多元高次多项式方程组的求解转化为一元高次多项式方程和线性方程组的求解,给出了无需选取初值且能得出方程组的所有解的求解方法。与目前已有的其他代数算法(例如结式消元法、吴方法)相比,所能求解的开关点数大幅提升。给出了三相13电平阶梯波变换器在全调制比范围内开关角度的所有解,并通过实验对解的正确性进行了验证。

基于移相空间矢量调制的多通道三相变流器

在传统阶梯波合成变流器基础上,提出一种移相结合错时采样空间矢量调制(STS-SVM)的多通道三相并网变流器,该变流器由多组结构完全一致的阶梯波合成变流器组成,其中一组变流器采用STS-SVM方式得到控制信号,其他各组变流器的控制信号可以依次延迟一定的角度得出。交流侧串联叠加各组阶梯波合成变流器输出,大幅抑制了其中的高次谐波,网侧接入很小滤波器即可得到高质量进网电流。研究了该多通道变流器的数学模型,给出了直接电流控制方案。研制了一台16通道中频脉宽调制(PWM)变流器,实验结果表明该多通道PWM变流器具有开关频率低、网侧电流质量高、系统响应速度快和功率因数可控的优点。

阶梯波合成逆变器的波形调制技术研究

阶梯波合成逆变器开关频率低,谐波含量小,滤波容易,特别适合大功率应用场合,但由于传统阶梯波合成逆变器功率管驱动信号采用延时的方法产生,动态性能差。研究了一种新的阶梯波合成逆变器波形调制技术,采用空间矢量调制方法得到各桥功率管驱动信号,提高逆变器的带宽。在分析移相变压器对空间矢量的影响的基础上,结合阶梯波合成逆变器对驱动信号的逻辑要求,提出从相位滞后通道至相位超前通道顺序采样的错时采样空间矢量调制(space vector modulation,SVM)策略,并分析该调制技术的谐波消除机制和特性。仿真和实验验证了该技术可以用于阶梯波合成逆变器的输出电压的调节,具有优良的输出频谱特性,且增大了逆变器的带宽,有利于提高逆变器的动态性能。

基于安匝和的隔离式开关变换器霍普夫分岔与准周期现象研究

本文以电压模式控制反激式变换器为例,研究了隔离式开关变换器的霍普夫分岔与准周期现象.基于安匝和建立系统的离散映射,运用频闪采样得到以控制周期为分岔参数的分岔图.在电流连续模式下,运用特征值法判断平衡点的稳定性及其失稳过程中的霍普夫分岔.提出变压器存在时系统自然周期的正确表达,并解释分岔时系统自然周期和控制周期与特征值的关系.分析了准周期和锁频现象的演化过程并运用转数加以区别.数论理论中的法里原理、魔梯现象和准周期转数的连分数表达在反激式变换器分岔过程中的体现也得到研究.最后,实验验证了理论分析的正确性.

基于特定谐波消除的多电平变换器最优基频调制

本文研究多开关模式下多电平变换器基频调制的优化问题。针对传统阶梯波调制只在部分调制比区间有解的局限,将阶梯波开关模式扩展为一般开关模式,利用Groebner基方法在全调制比范围内对各开关模式的消谐方程组进行求解,给出每种开关模式所能实现的调制比范围及开关角度的完全解;通过评价THD的大小,得到全调制比范围内的最优开关模式及相应的开关角度。实验结果验证了求解结果的正确性。

基于模块化多电平技术的广义有源电力滤波器

为克服传统广义有源电力滤波器(GAPF)的缺点,提出了一种采用模块化多电平技术的GAPF(GAPF/MMC),提高了装置的电压等级和波形质量。详述了GAPF/MMC的拓扑结构、工作原理、控制方法及调制策略,给出了子模块电容电压的平衡方法。试验结果表明,GAPF/MMC在实现综合补偿的基础上可有效降低输出电压的谐波含量和网侧滤波电抗的容量、功耗,适合在高压大功率领域中应用。

一些非线性电路中的V型阵发前奏锁相阶梯

介绍了3个非线性电路系统展示的V型阵发前奏锁相阶梯 这些前奏锁相阶梯可能只含有极少的锁相台阶,甚至不含有锁相台阶,也可能含有无限多个锁相台阶而构成一个传统魔梯,或构成一个多重魔梯 在后两种情况中,在一个传统魔梯支内,绕数或转换数随控制参量的变化是单调的,而且它们锁定的锁相台阶的分布符合Farey树规则

阶梯型正弦波相角量化误差的周期性与对称性——阶梯波研究之五

一般数模转换器产生的正弦波实际上是阶梯波的基波,提出了这类正弦波相角量化误差的概念,描述并证明了它的固有特性诸如周期性、对称性,推导了相角量化误差的零点分布,讨论了这些特性在高准确度相角建立中的应用。这种零点分布是量化的,其宽度为0.5H(H=2π/N),当N为奇数时则为0.25H。为了克服相角量化误差,可使相角成为该宽度的整数(p)倍。在规定的不确定度内任意指定的相角差原则上可通过调节参数p和N得以实现。

一种提高ADC分辨率的阶梯叠加法

常用的提高ADC分辨率的分段转换法存在"漏码",甚至无法保证A/D转换的单调性,而使效果相当有限。本文介绍一种能提高ADC分辨率的阶梯叠加法,该法令模拟输入电压Vi与由LSB换算得来的阶梯电压VS(p)的P种不同数值分别叠加,所得之和依次作为ADC的输入电压Vi,并对ADC的P个输出数码NOp求取平均值,作为整个数据系统的输出数码。理论上该法能实现LSB的细分,将原ADC的分辨率提高数位。通过3类实验,结果证明了理论的正确,同时对改进ADC电路设计具有重要借鉴意义。

应用于模块化多电平直流变换器的阶梯波调制策略

在直流配电网中,模块化多电平直流变换器MDCC(modular multilevel DC/DC converter)以模块化多电平变换器结构为基础,是实现不同电压等级直流母线电压变换和电能双向传输的核心装置。探讨MDCC的高频链阶梯波调制策略,并采用傅里叶级数建模,可有效简化阶梯波建模和分析过程。此外,阶梯波调制可有效减小高频链电压dv/dt、谐波和无功含量,提升MDCC整体效率,促进MDCC在直流配电网中的应用。

基于直流储能的15电平混合级联变换器调制策略比较

多电平级联变换器由H桥子模块串联而成。将3个H桥子模块级联而成的传统级联7电平变换器的直流储能供电电压之比从1:1:1改为4:2:1,可得到一种改进版基于直流储能的15电平混合级联变换器。针对此调制策略进行研究,提出了一种新的适用于由直流储能装置供电的多电平变换器开关角度的算法。基于Saber仿真软件,分别应用阶梯波调制、PWM以及部分PWM 3种不同的调制策略进行验证和比较。最终,基于不加任何滤波器的输出电压总谐波失真、低次谐波分量以及该变换器开关损耗方面的仿真结果进行了对比,并对相应的调制策略进行了探讨。