适用于中点箝位型三电平逆变器的多目标调制策略

为同时实现中点箝位型三电平逆变器的中点电压平衡和共模电压降低,分别分析了基于载波脉宽调制(CBPWM)和基于虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)的中点电压平衡和共模电压降低方法。基于CBPWM提出一种可以降低共模电压的载波脉宽调制(RCMV_CBPWM)策略,可将大多数工作区域的共模电压限制在直流侧电压的1/6以内。为了实现上述2个目标,同时不过分增加开关损耗,在RCMV_CBPWM基础上提出了一种多目标调制(MOPWM)策略,在全调制度和全负载功率因数范围内,共模电压可限制在直流侧电压的1/6以内并实现中点电压平衡,且其开关损耗低于VSVPWM。比较了MOPWM、RCMV_CBPWM和VSVPWM在中点电压控制、共模电压降低和开关损耗降低方面的性能。实验结果验证了MOPWM的可行性和优越性。

H桥级联多电平逆变器旁路方法研究与应用

单元级联H桥逆变器因具有良好的输出电压和电流性能,在中高压变频器中逐渐得到广泛的应用,然而可靠的H桥功率单元故障旁路方法是级联H桥逆变器长期稳定运行的保证。当前逆变器应用现场要求具有高平均无故障时间(MTBF)需求,首先对级联H桥功率单元箱多电平逆变器传统旁路方法的优缺点进行分析;接着根据传统旁路方法的缺陷提出一种有着高可靠性级联H桥多电平逆变器的双重旁路方法;最后详细设计了满足双重旁路方法功能的电路并对该方法进行试验验证。试验结果表明此处所提方法能够实现级联H桥多电平逆变器的双重旁路,具有非常巨大的工程实际应用价值和意义。

基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器研究

针对T型三电平逆变器在新能源发电领域的广泛应用,分析了T型三电平逆变器的结构和工作原理,阐述了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)策略的思想,详细介绍了参考电压矢量位置判断、基本矢量作用时间计算和基本矢量作用时序生成三个步骤的实现方法.借助Matlab/Simulink软件搭建了基于SVPWM调制策略的T型三电平逆变器的仿真模型,仿真结果验证了仿真模型的正确性和SVPWM调制策略的有效性.

基于SHEPWM的三电平三相逆变器中点电位主动平衡控制策略

在大功率系统中,常采用特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)以降低系统的开关损耗。针对三电平中点钳位(NPC)型三相逆变器在SHEPWM下的中点电位偏移问题,分析SHEPWM下逆变器输出相电压基波与3次谐波在不同电压相位范围内对中点电位的影响,设计两种在基波周期内对中点电位总充放电效果相反的开关角组合方案,并提出一种通过测量中点电位偏移值及中点电位滞环控制,选择不同的开关角组合方案进行调制的中点电位主动平衡控制策略。实验结果验证了所提出方法的实用性及有效性。

单相级联七电平逆变器拓扑结构及其控制方法

针对传统多电平逆变器结构复杂等问题,提出一种单相级联七电平逆变器拓扑及其控制方式。该逆变器由三电平Boost电路和六开关逆变电路构成,利用三电平Boost电路调节中点电位,使得中间母线电容电压占比为1∶2,为实现七电平输出提供电位条件。相对于传统多电平拓扑,该拓扑使用较少的开关器件,简化了电路结构。由于中间母线电容电压控制效果是系统可靠运行的关键,所以在讨论电路拓扑的运行机理的基础上,建立直流侧电压控制系统数学模型,并据此提出一种电压控制方法,从而实现逆变器控制系统的有效运行。最后,借助系统仿真与实验验证了所提电路拓扑的可行性以及理论分析的正确性。

一种单相H桥电压型逆变器三电平滞环电流跟踪控制方法

提出了一种单相H桥电压型逆变器三电平滞环电流跟踪控制方法。该控制方法具有载波移相PWM调制效果以及无死区效应的特点。在稳态条件下,误差电流被严格限制在内环中。当指令电流发生突变并且达到外环的上或下阈值时,逆变器输出最高或最低电平以使误差电流以最快速度趋近于0。与传统的三电平滞环电流控制方法相比,该控制方法能进一步改善逆变器输出电流的波形。通过仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

单相半桥三电平并网逆变器中点电压不平衡机理及其均压控制策略

针对半桥逆变器的中点电位不平衡问题,以电流控制型三电平半桥并网逆变器的闭环模型为研究对象,给出半桥逆变器中点电位不平衡机理,根据已有文献分析的电感电流初始角度不可控和PI控制器对于交流量存在调节静差相结合,理论推导得到调制波存在直流分量,最终导致输入电容中点电位不平衡。分别从控制电感电流初始角度和选择合适电流调节器的角度出发,提出两种半桥逆变器输入电容中点电位平衡的控制方法:①采用PI调节器,近似控制电感电流初始角度θL0=90°并反馈电感电流直流分量进行补偿均压控制;②采用准PR控制器替代PI控制器作为闭环控制器,消除调制波的直流偏置。仿真和实验结果表明,提出的两种均压控制方法可实现中点电位的平衡,且无需增加硬件成本。

中点箝位式三电平光伏并网逆变器的三单相Quasi-PR控制策略

准比例谐振(quasi-proportion resonant,Quasi-PR)控制器可克服传统比例谐振(proportion resonant,PR)控制器带宽窄、抗频率偏移能力差的缺点,基于此提出了基于三单相Quasi-PR控制的中点箝位式(neutral point clamped,NPC)三电平光伏并网逆变器控制策略。Quasi-PR控制器继承了传统PR控制器的优点,避免了矢量控制策略中复杂的坐标变换、解耦控制和前馈补偿等,简化了控制算法。同时当电网频率发生偏移时,Quasi-PR控制器仍能实现对交流电流的无静差跟踪。此外,为减少电网不平衡时产生的较大谐波电流含量,设计了基于Quasi-PR控制的分次谐波补偿器。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。

SPWM控制单相三电平逆变器

该文提出了一种单相中点箝位电压源型三电平逆变器。可以减小输出滤波器的尺寸。同时,三电平桥臂开关管的电压应力可以减小为输入电压的一半。文中详细分析了该变换器的 SPWM 控制策略,并且介绍了一种负载电流前馈电路。通过加入这种前馈电路,可以提高逆变器的输出电压外特性。通过一台 1kVA 的原理样机,验证了该变换器的优点和负载电流前馈方法的有效性。

Z源级联三电平中点钳位逆变器

将Z源网络级联,并采用交替反相电压偏移(alternativephase opposition disposition,APOD)的方法对逆变器进行控制。在matlab/sinmulink下,建立Z源级联三电平逆变器的APOD调制模型,仿真结果显示新型拓扑升压因子有明显提高。为进一步验证新拓扑的有效性,进行了Z源级联逆变器的试验研究,试验结果证实新拓扑能够提高升压因子,扩大Z源逆变器的电压调节范围。

单相全桥三电平节能逆变器

随着开关频率的提高,单相全桥逆变器处于硬开关切换时的开关损耗也会明显增大,将导致逆变器处于低效率运行.为解决这一问题,提出了一种单相全桥三电平节能逆变器.通过设置辅助换流电路,利用谐振使主开关并联的电容的电压下降到零,主开关可实现零电压切换,而且在换流过程中,两组双向辅助开关可分别实现零电压切换和零电流切换.分析了电路的工作状态,实验结果表明主开关和辅助开关都能实现软切换.因此该单相全桥三电平逆变器可实现高效率运行.

单相级联型多电平逆变器一维空间矢量调制方法

电压空间矢量脉宽调制算法在应用于多电平变换器场合时存在计算复杂、扩展性差的缺点。针对单相级联型多电平逆变器,结合错时采样原理,提出一种简化一维空间矢量调制算法。通过简单运算可以得到一维电压矢量的选取和相应的作用时间,并合理选择优化的开关导通序列,同时利用冗余开关状态实现死区,有效地避免了桥臂直通的危险。仿真和实验结果证明了本文提出调制方法的正确性和可行性。

三电平H桥级联逆变器载波移相脉宽调制方式

在三电平H桥级联(3-LHC)多电平主电路中,传统的载波层叠脉宽调制难以实现各级联单元的功率平衡,而基于两电平级联的载波移相脉宽调制又不能直接运用.中点箝位(NPC)三电平桥臂内只能采用载波层叠脉宽调制,而H桥的桥臂间和各H桥之间则既可以采用载波层叠脉宽调制也可以采用载波移相脉宽调制.基于这一原理,提出了2种适合3-LHC多电平的载波移相脉宽调制方式,分别为基于五电平、三电平载波层叠的载波移相脉宽调制.前者仅在级联单元间使用载波移相,而后者在级联单元间和桥臂间均采用载波移相.仿真对比分析结果表明,基于五电平载波层叠的载波移相脉宽调制是该拓扑中较理想的调制方式.实验结果证实该方法具有很好的效果.

单相三电平并网逆变器的改进无差拍电流控制

传统无差拍电流控制策略的控制性能受滤波电感值变化的影响较大。在单相三电平并网逆变器中,首先引入易于DSP实现的双调制波三电平正弦脉宽调制(sine pulse widthmodulation,SPWM)方法,进而推导基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,提出采用两次电流采样的在线电感辨识方法,结合数字低通滤波技术获得了实时电感辨识结果,并用于无差拍电流控制算法中,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

单相级联多电平光伏并网逆变器控制策略综述

级联多电平逆变器不仅能够实现各级光伏阵列的最大功率点跟踪,提高光伏利用率,而且具有系统开关损耗小、能量变换效率高以及并网电流谐波含量低等优势,在大规模光伏并网系统研究和工程应用领域备受青睐。综述了近年来级联多电平光伏并网逆变器控制策略的研究成果,依据各个级联单元的调制比配置方式不同,将变换器的功率平衡控制策略分成了三类,在分析各类控制原理和特点基础上,推导出了系统功率平衡控制策略的约束条件公式,进而指出了级联多电平光伏并网逆变器拓扑结构和控制策略的改进方法。

单相三电平H桥两模块级联变换器的一维均压SVPWM算法

针对两模块级联多电平变换器,提出一种利用冗余矢量实现均压的一维空间矢量脉宽调制算法。该算法根据当前作用矢量计算得到下一时刻的作用矢量,矢量的变化是在相邻矢量间进行选择,保证了端口电平不会发生越级跳变的现象,并同时保留所有冗余矢量,最终输出均压能力最强的矢量。给出了均压算法的实现过程,并分析了该算法无越级跳变的矢量变化路径。通过MATLAB/Simulink仿真和小容量实验对算法进行了验证,结果证明了该算法的正确性和可行性,系统动静态性能良好。

基于双调制波的单相三电平并网逆变器及电流优化控制

三电平并网逆变器的调制策略复杂,难以直接用DSP芯片实现。本文提出只需DSP一个事件管理器的双调制波三电平SPWM方法,进而推导了基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,针对传统并网电流无差拍控制策略对滤波电感变化敏感的问题,提出基于电流瞬时采样的在线电感辨识方法,对无差拍电流控制策略进行优化,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

悬浮电容H桥级联七电平逆变器的混合载波频率调制策略

多电平逆变器具有输出电压谐波含量少、开关器件电压应力低、等效开关频率高等优点,广泛应用于新能源发电场合。悬浮电容H桥级联七电平逆变器,因开关频率低、器件数量少、输出电平数量多得到广泛的关注。为了降低损耗,使H桥逆变单元开关管以低开关频率动作,悬浮电容逆变单元开关管以高开关频率动作,但是会引起过调制和悬浮电容电压失控的问题。为解决过调制问题,该文提出基于调制波分解的混合载波频率调制策略,增加过调制区间的调制过程,分解悬浮电容逆变单元超出载波部分的调制波,使H桥逆变单元开关管以低开关频率运行;同时提出基于工作模式切换的有功功率分解控制,详细分析两种工作模式下的稳压控制原理,根据电容电压的状态改变悬浮电容逆变单元有功功率大小,实现不同工况下悬浮电容电压均衡。最后通过仿真和实验验证了所提调制策略的正确性。

适用于三电平逆变器的电流谐波最小脉宽调制策略

受限于散热条件,大功率牵引传动系统中逆变器开关频率通常很低,三电平逆变器由于在低开关频率下具有较小的输出谐波、较低的dv/dt等特点在中高压大功率领域中被广泛应用。以三电平中点钳位型逆变器为研究对象,提出一种电流谐波最小脉宽调制策略(CHMPWM),基于加权总谐波畸变最小的优化目标求解不同开关角个数下的开关角曲线,与目前应用较为广泛的特定次谐波消除脉宽调制进行谐波性能对比。该方法不会完全消除特定次数的谐波成分,但是总体电流谐波可以达到最小。针对电流谐波最小脉宽调制策略在实现过程中存在的困难,设计全速度范围基于电流谐波最小脉宽调制的多模式调制策略。仿真和实验结果表明,提出的调制策略具有良好的谐波性能,与理论分析结果一致。

级联式多电平逆变器三角载波移相控制的研究

级联式多电平逆变器因其具有众多的优点,在高压变频调速领域中得到广泛应用。三角载波移相控制是级联式多电平逆变器常用的控制算法,在介绍级联式多电平逆变器的基础上,详细分析了三角载波移相控制方法的原理,在Matlab/Simulink仿真环境下对级联式多电平逆变器进行了仿真,并给出了TMS320C2812 DSP实现逆变系统的数字化控制方案,利用FPGA与DSP结合的方式实现多路SPWM脉冲对功率单元级联式逆变器进行控制。仿真和实验结果论证了FPGA与主控制器结合实时产生多路脉冲的可行性,验证了基于三角载波水平移相级联式多电平逆变器具有优良的输出特性。