器件混合型三电平变流器EMI分析及抑制

SiC-MOSFET开关过程的高du/dt可减少开关损耗,但会显著增加变流器的电磁干扰(EMI)。这里以SiCMOSFET和Si-IGBT器件混合型3L-ANPC变流器拓扑为研究对象,分析零电压转换(ZVT)软开关技术对变流器共模(CM)噪声的抑制效果。首先对3L-ANPC软开关变流器进行介绍,然后基于变流器EMI的分析建立了硬开关和软开关拓扑CM EMI等效简化模型。通过对比两种开关条件下功率器件的du/dt和传导路径阻抗的差异,分析出软开关对CM噪声的抑制效果。最后通过实验验证了该软开关技术可以有效降低EMI水平。

三电平变流器多载波PWM控制技术研究

对二极管箝位型和飞跨电容型两种三电平变流器拓扑的多载波PWM(脉冲宽度调制)控制策略进行研究,重点对这两种拓扑结构中存在的中点电位不平衡问题,以及不同拓扑结构所适用的多载波PWM方法,进行了理论分析和论证;通过Matlab/Simulink软件的仿真研究,分析了在不同调制度下输出电压的谐波分布和谐波畸变率,确定了载波层叠法与载波移相法的拓扑结构实用类型,论证了多载波PWM控制策略的实用性和可行性.

利用矢量合成的三电平变流器SVPWM过调制技术

三电平变流器工作于过调制区间时,由于中矢量作用时间较长,所以常规的过调制输出矢量顺序会引起较大的中点电压偏移与波动。常用的中点电压平衡控制在过调制区中应用可以抑制中点电压的偏移,但不能减小中点电压的波动。为减小过调制时产生的中点电压波动,提出了一种新的利用矢量合成的过调制输出矢量顺序,该方法可将中矢量的作用时间减小为常规过调制方式的1/3,在实现过调制目标的同时,最大程度地减小了中点电压的波动,改善了系统性能,且双模式与单模式过调制均可采用该法合成大六边形上的输出矢量。仿真结果证明了所提方法的有效性与可行性。

基于零序注入的NPC三电平变流器中点电位反馈控制

对NPC三电平变流器中点电位不平衡时,输出交流电压的补偿与中点电位的反馈控制问题进行了研究。提出了一种基于零序注入的NPC三电平中点电位反馈控制方法,在保证输出电压无畸变的同时还能实现中点电位的任意调节。调制策略基于SPWM原理,实现十分简单,适用于强化传统的中点电位平衡控制或需要对上下组直流电压进行分别控制的场合。文中给出了本文控制方法的中点电流控制能力,并对中点电位的低频波动问题进行了分析。仿真和实验结果验证了相关理论的正确性。

一种四管动作的高压大功率三电平变流器双脉冲测试方法

多电平逆变器适用于高压大功率的应用场合,但其结构复杂,所需的功率开关器件众多,给电路的设计和性能测试带来很多新问题。为了测试各开关器件的电压电流应力、缓冲电路抑制电压尖峰的效果和层叠式复合母排的性能,该文针对一台高压大功率二极管箝位型三电平变流器,提出一种四管动作的双脉冲测试方法,该方法不同于用常规的斩波电路进行双脉冲测试,而是在实际装置中进行,能够模拟变流器正常工作时的所有换流模态,更真实地反映各功率开关器件的动态特性。若双脉冲的时序和脉宽设计不当,功率开关器件会出现非正常的换流模态和很大的关断过电压,过大的关断过电压可能导致器件失效。该文深入研究了产生过电压的原因并得出故障时封锁脉冲的时序。该文研究成果为二极管箝位型三电平全桥电路的测试提供了有效手段,对于设计可靠的三电平变流器具有理论和现实意义。

永磁直驱风力发电系统中两电平与三电平变流器比较

永磁直驱风力发电系统在低压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适。从系统输出性能和损耗2个方面对两电平与三电平变流器在永磁直驱风力发电系统中的应用进行了综合比较。建立了变流器功率器件和滤波电感的损耗模型,根据两电平和三电平变流器的工作原理,得出了一套实用的损耗计算公式。仿真和实验结果表明,相对于两电平变流器,三电平变流器网侧电流谐波含量较小,损耗明显降低。

三电平变流器脉冲发生器的研制

三电平变流器脉冲发生器是用户电力统一调节器 (UCPC)的重要部件之一。文中介绍了研制成功的基于数字信号处理器 DSP(TMS32 0 C31 )的电压空间矢量脉宽调制 (PWM)的高性能三电平变流器脉冲发生器 ,分析了三电平电压空间矢量 PWM的基本原理及开关矢量选择及优化原则、扇区内的区域划分法、中点电位的控制方法、窄脉冲的避免方法等技术关键 ,给出了基本的硬件结构。

基于主从式控制三电平变流器并联的储能系统

针对现有大功率储能系统在可靠性、集中式工作中存在的不足,研究了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统。分析了现有的变流器并联技术,结合大功率储能系统多装置并联高可靠性、大容量扩容等特点,确定了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统方案,分析了在dq0坐标系下的变流器并联均流控制算法和三电平变流器的中点电位平衡问题,结合Matlab/Simulink仿真模型对所构建的变流器并联系统进行仿真,并结合实验系统进行了2台变流器的并联实验,仿真及实验结果表明储能系统在空载与带载情况下均能正常工作,满足高可靠性要求。

双馈抽水蓄能机组用三电平变流器器件损耗分析及其改进调制策略

提出一种降低NPC三电平变流器发热严重功率器件损耗的改进调制策略。首先,基于双馈抽水蓄能机组机侧变流器单相桥臂功率模块,研究不同运行工况下功率器件开关动作和电流通路,理论分析器件损耗分布不均现象及发热严重功率器件;其次,在传统调制策略的基础上,对不同合成电压矢量工作区域通过降低发热严重功率器件作用时间,获得改进调制策略;最后,对双馈抽水蓄能机组在发电和电动工况下机侧变流器热性能进行仿真分析。仿真获得发热严重功率器件,且与传统空间矢量调制策略相比,该调制策略能有效降低NPC三电平变流器发热严重功率器件的损耗和结温。

一种新型三电平变流器中点电压平衡算法

在分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略中点电压可控区域的基础上,提出一种根据允许的中点电压波动幅值适当扩展可控区域的新型混合调制策略,以进一步降低虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)算法的作用区域,从而有效降低开关频率和损耗。实验结果表明,相比以前的方案,新型混合调制策略可以很好地平衡中点电压,同时有效降低了开关次数。

大功率三电平变流器中的能量回馈型吸收电路

吸收电路对大功率变流器的可靠工作起着极其重要的作用。分析了能量回馈型吸收电路在 30 0kVAIPM三电平变流器中的工作过程 ,提供了其参数的选择 ,总结了其特点 。

三电平变流器输出电流纹波分析

为了有效控制三电平变流器各开关器件的开关应力并保证系统运行的高效率,输出电流纹波的大小是直接影响上述性能指标的关键因素。依据相电流的数学解析式和矢量合成顺序对三电平空间矢量图区域进行划分,并推导出各个区域内相电流的变化趋势,根据此趋势求得纹波的峰峰值。运用上述方法,针对不同调制策略及工况,对电流纹波进行定量计算和对比分析。最后,通过MATLAB仿真验证了此算法的正确性,为实际工程中最优调制策略的选择和滤波器电感的定量选取提供了理论依据。

三相四线制三电平变流器的优化调制策略

传统三相四线制三电平电容中分式变流器三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)策略较为复杂且中点电位平衡算法对中点电位偏移的抑制不精确,尤其是在负载不平衡的情况下,中线电流全部流过直流侧中点造成中点电位偏移。针对以上问题,提出一种基于三相abc坐标系的简化3D-SVPWM方法,并基于该简化方法提出一种多相控制的中点电位平衡算法,根据中点电位偏移情况,将电位偏移量平均分配到具有中点电位平衡能力的相,使多相共同参与中点电位平衡控制,通过偏移量数学模型计算得到补偿该偏移量所需要的时间量,然后作用于三电平变流器的输出状态,从而达到平衡中点电位的目的。仿真分析和实验结果均表明优化调制策略具有良好的三相四线制三电平变流器中点电位平衡能力。

三电平变流器的压频转换式中点电位平衡控制方法研究

将三电平变流器运用于中高压游梁式抽油机,不仅可以节能降耗而且还可提高油井的采收率。然而,中点箝位式三电平变流器(NPC)的直流侧电压平衡问题直接影响变流器及其电机调速系统的可靠性。本文分析了其原因并提出压频转换式中点电位平衡控制的一种新方法,给出了利用87C 196M C单片机实现的具体编程思路,通过软件仿真和实物实验证明了这种方法的正确性。

双馈抽水蓄能机组用中点箝位式三电平变流器损耗与结温分布

针对双馈抽水蓄能机组(DFPSU)运行工况转换频繁,分析不同运行工况下中点箝位式(NPC)三电平变流器功率器件损耗及结温分布。基于DFPSU运行特点,以机侧变流器单相桥臂功率模块为例,研究了不同运行工况下各个功率器件开关动作和电流通路,理论上分析了器件损耗分布不均现象;基于功率器件导通损耗和开关损耗计算模型,建立其热网络等效电路和结温计算模型,考虑DFPSU控制策略,并基于PLECS平台建立了NPC三电平变流器功率器件电热耦合仿真模型;对机组在发电、电动和调相运行工况下的器件损耗和结温分布进行仿真。理论分析与仿真结果表明,不同运行工况下器件损耗不同,变流器中间位置的主开关和箝位二极管的损耗和平均结温最大,且机组在同步转速点附近器件结温波动最大。

I型NPC式三电平变流器中点电位平衡控制的研究与实现

随着清洁能源技术应用领域的不断扩大,对高压输/配电技术提出了更高要求。为此,I型二极管钳位式(NPC)三电平变流器以输出功率大、器件电压应力低等特点逐渐进入了实用阶段。本文中三电平变流器系统采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM),变流器电流控制采用旋转坐标系下(dq)固定频率的直接电流控制策略,并针对变流器中的中点电位平衡控制方法进行了详细分析与设计。这种方法不仅不需要额外的硬件电路,而且大量的系统理论仿真实验和样机实验结果充分验证了该方法的可行性与优越性。

三电平变流器的压频转换式中点钳位控制方法研究

中点钳位式三电平变流器(NPC)的直流侧电压平衡问题直接影响着变流器的工作可靠性。本文分析了造成其直流侧电压失衡的原因并提出了一种压频转换式中点钳位控制方法,给出了利用87C196MC单片机实现的具体控制和编程思路,通过仿真和实验结果证明了该控制方法的正确性与可行性。

三电平变流器中点电位平衡及低开关损耗SVPWM策略

分析二极管钳位型三电平变流器主电路原理。在此基础上,结合大功率变流器自身控制的要求与特点,基于不连续空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,提出一种能够同时降低开关损耗和控制中点电位平衡的混合调制策略。该策略包含通过检测变流器交流侧三相瞬时电流的方向以及直流侧两个电容的电压差值来切换矢量序列方式,实现中点电位平衡控制和选择电流最大相或较大相不动作来降低开关损耗两个部分,这两个部分之间采用滞环控制方式进行切换。最后,通过仿真和实验验证了所提混合调制策略不仅能够实现中点电位平衡控制,而且还能有效地减小开关损耗,实现算法简单,在工程实践上具有一定的实用性。

三电平变流器开关频率优化设计方法研究

开关频率作为变流器的重要参数,直接影响着系统运行时的效率与损耗分布,然而目前对其优化设计方法的讨论却较少。以NPC三电平拓扑为背景,在分析系统的工作原理后,推导各器件损耗关于开关频率的函数,并将变流器系统作为一个整体进行效率优化,从而获得开关频率设计方法。最后利用PLECS软件仿真以及实验验证了设计的正确性与可行性。

基于T型三电平变流器的超导磁储能系统及其能量成型控制策略

基于T型三电平拓扑的变流器结合了传统两电平和三电平变流器的优点,可以改善并提高系统的输出特性和运行效率,有效降低功率开关管的电压应力和导通损耗。超导磁储能（superconducting magnetic energy storage,SMES）系统拥有很高的功率密度,作为新型储能装置应用于电力系统是未来的必然趋势。提出了一种基于T型三电平变流器的新型SMES拓扑结构,针对其运行过程中的非线性特性进行了端口受控哈密尔顿建模,并设计了SMES基于反馈互联结构的能量成型控制策略。仿真结果表明,基于能量成型控制及T型三电平拓扑的SMES具有较小的谐波畸变率和很好的功率跟踪性能。将其应用在风力发电系统中,有效平抑了风电波动,增强了风电场的并网能力。