三电平H桥直流换流器电流连续模式下的建模与控制器设计

为提高换流器稳压输出的动静态性能,须设计性能较优的控制器。分析了换流器的移相脉冲宽度调制(pulse widthmodulation,PWM)原理,对电流连续模式下的静态工作点进行求解,给出了静态工作点下一个开关周期内所有的工作模态。基于状态空间平均法建立了换流器在电流连续模式(continuous conduction mode,CCM)下的小信号数学模型,并基于小信号数学模型设计了带前馈补偿的双闭环比例积分(proportion integration,PI)控制器。试验研究结果表明,在该控制器作用下,突然加载过程中输出电压最大跌落在15%以内,恢复时间在150 ms以内,输出特性较好,从而验证了控制器的有效性。

五相三电平H桥逆变器的空间矢量控制算法研究

提出了一种简化的五相三电平H桥逆变器空间矢量PWM算法.该方法采用相移SPWM思想,将五相三电平H桥逆变器作为两个由单桥臂组成的五相分别予以控制.分析选择合理的工作电压矢量及开关作用顺序,计算开关周期内的各工作电压矢量的作用时间,仿真和实验结果均验证了文中提出的空间矢量PWM算法可以减小输出电压谐波.

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RCP实时仿真的三电平H桥直流变换器实验平台设计

三电平以及多电平拓扑结构的变流器已经广泛应用于分布式发电,高压直流输电等领域,而实时仿真为变换器的研究提供了一种新颖的研究手段。本文基于RT_LAB构建了三电平H桥直流变换器快速控制原型(Rapid Control Prototyping,RCP)实时仿真实验平台,介绍了其基本结构及软硬件设计过程,在此实时仿真实验平台上开展了三电平H桥直流变换器不同工况下的仿真,与离线仿真结果对比,吻合情况良好,验证了实时仿真实验平台设计的合理性。

基于SVPWM五相三电平H桥逆变器中点电位控制研究

针对多相三电平H桥逆变器的电压矢量数量多,难以应用传统的空间矢量PWM算法的问题,提出了一种简化的五相三电平H桥逆变器空间矢量PWM算法。该方法采用相移SPWM思想,将五相三电平H桥逆变器作为两个由单桥臂组成的五相分别予以控制。分析选择合理的工作电压矢量及开关作用顺序,计算了开关周期内的各工作电压矢量的作用时间;不同开关状态下,针对中点电位分析的基础上,提出利用冗余矢量对中点电位进行控制,实现了电容电压的平衡。

五相三电平H桥变频器中点电位漂移抑制方法研究

本文分析了变频器中点电位波动的成因,针对五相三电平H桥变频器中点电位漂移问题,在传统的载波移相脉宽调制方法基础上,提出了一种新型的抑制变频器中点电位波动的控制方法。仿真结果表明,在中点电位发生漂移的情况下,此方法能快速、有效的使变频器中点电位达到平衡。

三电平H桥级联高压变频器在煤矿通风机上的应用

平顶山天安煤业通过科研攻关研发的三电平H桥级联高压变频器在香山矿得到了初步应用,达到提高安全性能、改善环境、提高效率的目的,取得了很好的效果。本文主要是介绍新型三电平H桥级联高压变频器技术的原理和特点,阐述其应用以及发展前景。

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。

2H桥级联式三电平单相逆变器的非线性现象研究

以2H桥级联式三电平单相逆变器为研究对象,针对逆变器系统在运行过程中出现的分岔、混沌等非线性现象,利用频闪映射法建立逆变器系统的离散模型,以比例系数为分岔参数,得到系统的分岔图,基于分岔图得到系统在不同比例系数下的运行状态和稳定性。通过Matlab/Simulink建立仿真模型,通过改变仿真模型的比例系数得到系统输出电流的波形和采样点波形,验证了离散模型的正确性,为级联式三电平逆变器的设计提供了理论依据。

三电平直流变换器平衡中点电位的双移相PWM控制研究

在分析中频中压大容量三电平H桥直流变换器的电路拓扑和工作原理的基础上,针对中点电位波动问题,提出了一种双移相脉宽调制(PWM)复合控制策略。将原来只有单一移相角的移相PWM变为具有双移相角的移相PWM,从而造成调制不对称来对中点电位进行调节。分析了采用双移相PWM方法能够平衡中点电位能力的边界,设计了三电平H桥直流变换器的双移相PWM复合控制器,并结合传统单移相PWM控制器进行了对比实验研究。结果表明:负载电流流过中点是造成中点电位波动的原因;双移相PWM能够产生不对称PWM控制脉冲来实现中点电位的调节,且随着负载程度的增加调节能力逐渐增强;基于双移相PWM的复合控制策略能够较好地实现平衡中点电位控制,且具有较好的动态性能。

三电平直流变换器全模式小信号建模和控制器设计

为了设计性能优良的直流变换器稳压输出控制器,在分析三电平H桥直流变换器的电路拓扑和移相PWM原理的基础上,分别给出了一个开关周期内电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)下变换器的所有工作模态,并基于状态空间平均法和开关网络平均法建立了变换器在两种模式下的小信号数学模型,并通过仿真验证了模型的正确性。基于小信号数学模型,设计了三电平H桥直流变换器的双闭环模式自适应比例积分(PI)控制器,并结合传统双闭环PI控制器进行了对比试验研究。结果表明:模式切换是造成系统输出动态性能不好的原因,而新型控制器能够通过模式检测实时调整控制器参数,所以比传统控制方法在突然加载过程中的输出电压最大跌落减小46.6%,动态性能得到提高。

基于IGCT的20MV·A NPC/H桥变流器研究

研究了基于IGCT的20 MV·A NPC/H桥大功率变流器,并已成功应用于大型轴流式空气压缩机领域。变流器采用基于IGCT的模块化结构设计,分析了模块的理论换流过程,用于指导功率器件选型与功率模块的结构设计。自主设计的功率模块可以有效减小杂散电感,保证IGCT工作的可靠性。研究了基于VME总线的集成化控制系统,实现了大功率同步电机的矢量控制。实验结果表明,该变流器系统达到设计要求,具有良好的性能。

三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法

将空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合,并根据集中整距绕组的特点,提出了三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法。对3种实现三次谐波注入的五相感应电机的SVM-DTC方案进行比较,并通过仿真实验分别予以实现。实验表明,提出的优化控制方案不仅实现了基波和三次谐波电压的闭环控制,并且同时保证了基波和三次谐波磁链的相位关系恒定,能够达到气隙磁密波形为准方波的控制要求。

直流变换器模式快速识别PI自适应控制策略

针对三电平H桥直流变换器在传统的PI控制下,受到电流连续模式和电流断续模式切换大扰动时动态性能较差的问题,提出了一种新颖的模式快速识别PI自适应非线性控制策略。采用状态空间平均法和开关网络平均法,建立了变换器在两种模式下的数学模型,并设计了数字控制器。控制器有效提取了电感电压特征,能在一个开关周期内对模式进行快速识别,克服了依据电感电流检测模式速度慢且准确性不高的问题,从而根据模式实时改变PI参数以实现最佳的动态性能。将新型控制策略和传统PI控制进行了对比实验研究,实验结果表明变换器在突加50%负载工况后,采用新型控制的输出电压最大跌落较传统控制降低了25.2%,从而验证了该新型控制策略的可行性和有效性。

直流变换器模式快速识别PI自适应控制策略

针对三电平H桥直流变换器在传统的PI控制下,受到电流连续模式和电流断续模式切换大扰动时动态性能较差的问题,提出一种新颖的模式快速识别PI自适应非线性控制策略。采用状态空间平均法和开关网络平均法,建立变换器在2种模式下的数学模型,并设计了数字控制器。控制器有效提取了电感电压特征,能在一个开关周期内对模式进行快速识别,克服依据电感电流检测模式速度慢且准确性不高的问题,从而根据模式实时改变PI参数以实现最佳的动态性能。将新型控制策略和传统PI控制进行对比实验研究。实验结果表明,变换器在突加50%负载工况后,采用新型控制的输出电压最大跌落较传统控制降低25.2%,从而验证了该新型控制策略的可行性和有效性。