三电平整流器中性点平衡控制策略的研究

基于四象限运行的二极管箝位式三电平PWM整流器,采用一种新型的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,将三电平逆变器的电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,并深入分析了三电平整流器中性点平衡的原理及控制算法,提出了一种支持整流器四象限运行的无需直流侧电流传感器的直流侧功率流向判断方法。最后通过实验验证了控制算法的有效性。

基于电荷补偿的三电平NPC逆变器中性点平衡策略

三电平NPC逆变器的开关器件由于耐压水平低、电网侧并网电压谐波含量少等优点,广泛应用于大功率整流场合。中性点电压平衡问题一直是该拓扑的研究关键。通过对每一个开关阶段直流侧两电容充放电的电荷波动数值检测,再通过公式变换,对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)的正负小矢量分次运行时间进行调整,使平衡点上下两电容充放电时间能够保持一致,达到中性点平衡控制的目的。仿真验证表明,该方法能够抑制中性点电压的波动。

基于空间矢量切换的三电平逆变器中性点电位平衡策略

中性点电位平衡问题是三电平逆变器在应用过程中需要考虑的一个重要问题,中性点电位不平衡不仅会增加功率开关器件的电压应力,并且在有源逆变的应用场合会造成逆变失败。首先建立三电平逆变器的数学模型,详细分析了空间矢量脉宽调制的特性和中性点电位失衡的原因,在此基础上研究了一种基于空间矢量切换技术的中性点电位平衡策略,根据实时直流电容电压和交流电流,通过正负小矢量进行等效切换完成对当前PWM信号的修正,从而实现中性点电位达到平衡状态,仿真结果验证了该方法的正确性。

单级升降压型NPC逆变器中性点电压平衡控制方法

三电平中性点钳位(NPC)逆变系统研究的主要问题是直流链电压增益的范围较窄以及中性点电位不平衡。中性点电位不平衡将造成输出波形含有低次谐波,以及电容、开关承受不平衡电压,导致其使用寿命下降。本文提出一种Buck-Boost三电平NPC逆变器中性点电压平衡的控制策略。采用该方法逆变器可有效输出平衡的直流链电容电压。Matlab/Simulink仿真和实验证明了所提方法的有效性。

房山变电站35kV并联电抗器中性点不平衡电流的调整

对房山５００ｋＶ变电站３５ｋＶ干式空心并联电抗器中性点不平衡电流偏大的原因进行了分析，介绍了中性点电流的计算和调整方法。

中性点箝位型三电平单相逆变器中性点电位平衡控制方法

单相NPC逆变器可以利用现有耐压水平的开关器件实现输出谐波少、电磁干扰弱、共模电压低的高压大容量变频器,正在越来越多的应用于轨道交通等大功率驱动场合。针对单相NPC逆变器的中性点电位平衡控制问题,该文提出了通过在常规多电平载波调制的基础上利用开关冗余状态来调节电容充放电电流,控制中性点电位的控制方法。算法简单,容易实现,该方法的有效性得到了仿真结果的验证。

分段式三电平Vienna整流器中性点电位平衡控制策略研究

本文分析了三电平Vienna整流器中性点电位波动的原因,提出了一种分段平衡控制策略。该策略根据中性点电压的波动情况,利用简化的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM),分段实时修正调制策略的输出开关状态,可在不同的调制度下获得良好的中性点电位平衡效果。同时,该平衡控制策略具有算法简单的优点。仿真结果表明,分段平衡控制策略是可行的。

60°坐标系下三电平逆变器中性点电压平衡策略研究

为解决二极管中点钳位型三电平逆变器直流侧中性点电压不平衡问题,提出了基于60°坐标系的空间矢量脉宽调制算法。该方法采用参考电压矢量标幺变换和扇区旋转模型以简化SVPWM算法;同时根据中性点电流方向和上、下电容电压差,设计PI控制器,调节冗余小矢量作用时间以平衡中性点电压,并在不同调制比下分析了该算法对中性点电压的平衡控制能力。最后利用搭建的Matlab仿真模型和实验平台验证了该算法的有效性。

多电平变换器中性点电压平衡控制的拓展型教学案例设计

多电平变换器是电力电子领域的重要研究方向。针对多电平变换器中性点电压平衡控制,设计了实验教学案例。由于涉及功率开关器件、拓扑结构、电路分析、变换器建模、调制与控制等知识,多电平变换器的学习要求学生具有一定的背景知识。对于广泛应用的中性点钳位型变换器,直流侧电容器的电压平衡控制是保障系统安全稳定运行的关键技术之一。基于嵌套式中点可控型五电平变换器,对其中性点电压平衡问题展开讨论。通过循序渐进的课程设置,让学生从原理到实践了解并掌握相关知识;鼓励学生进一步在拓扑结构、调制算法和控制策略等方面提出自己的优化思想和创新思路。

三电平整流器的PFC及中点平衡控制方法

针对PFC输入电流的THD受电网不平衡、谐波、偏移等畸变情况影响较大的问题,提出了基于能量平衡的同步控制方法,同时引入负载电流的前馈控制,以抑制电网波动和负载扰动,提高系统的动态性能。分析了三相三电平整流器的数学模型,设计了一个中点电压控制数字补偿器,以抑制上下电容电压不平衡引起的中点电压波动,同时利用粒子群优化算法对中点电压平衡控制器的限幅值进行了优化设计,降低了中点电压调节对输入电流THD的影响。在所搭建的2.4kW的实验样机上,验证了控制方法的有效性,满载条件下输入电流THD<5%,中性点电压偏差小于5V。

一种降低三电平逆变器中性点电压交流纹波的新方法

针对三电平中点箝位(NPC)逆变器的中点电位平衡问题,基于载波脉宽调制的中点电压的交流不平衡分析,提出了一种降低中性点电压交流纹波的精确补偿方法。该方法通过向相电压占空比注入一个最佳补偿值来消除中性点电压的交流不平衡,对所需注入的最佳补偿值进行了准确的数学计算。并根据计算结果分析了完全消除中点电压交流纹波所受的限制,及由此决定的中性点交流纹波电压降低法的适用范围。利用Matlab/Simulink搭建了三电平逆变器的仿真模型,并对该方法进行了仿真验证。仿真结果表明了所提方法是正确且有效的。

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。

一种三电平中点箝位型逆变器保护控制策略

研究了一种三电平中点箝位型(NPC)逆变器保护控制策略。针对三电平NPC逆变器内外管损耗不均,可能导致个别开关发生热过载的问题,研究了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的热过载保护容差控制策略。当逆变器个别开关由于某种原因发生热过载时,利用冗余小矢量改变开关策略使热过载的IGBT模块负载减少并使得损耗重新分配。因此,热量从受影响的开关模块转移到其他开关器件,过热的开关热量将减少。使用这种控制方法,可使逆变器的可靠性和寿命达到最大化。该方法同样能保证三电平逆变器的中点电位平衡,且无需增加额外的硬件。实验结果验证了该控制策略的可行性。

110kV变电站电压产生不平衡电流原因

介绍110 k V变电站二次接线烧毁并引发了多点接地的过程、表象及原因。对变电站内电压互感器二次回路多点接地故障的产生原因,提出改进建议。

消弧线圈中阻尼电阻的选用对光伏系统不平衡度的影响

随着电力系统网络的扩大,系统的接地容流也在随之增大,使得电网在发生单相间隙性接地时更易产生弧光,从而造成弧光过电压危害电网。所以系统中采用经消弧线圈接地的方式来限制弧光的发生。但如果消弧线圈中阻尼电阻选用不合理,会造成系统中性点位移,相应的会使三相电压不平衡,影响电网的正常运行。本文详细介绍了消弧线圈补偿原理,分析了阻尼电阻对系统不平衡产生的影响,并结合实例,进行阐述。

三电平逆变器低共模电压调制算法的研究

为了降低三电平逆变器输出共模电压,首先提出了一种改进的三电平逆变器调制算法,该方法通过弃用传统N3V调制算法中引起高共模的基本电压矢量,将传统的七段式N3V SVPWM调制算法改为五段式SVPWM调制算法。这种改进的五段式N3V SVPWM调制算法可将三电平逆变器输出共模电压降低50%,开关损耗降低1/3。考虑到五段式N3V SVPWM调制算法会导致中性点电位偏移,设计了一种九段式调制算法,仍然规避使用引起高共模的基本电压矢量,通过引入虚拟矢量来调节流入和流出中性点电流达到平衡,避免了中性点电位偏移,同时有效抑制了三电平逆变桥输出共模电压的幅值。

基于三电平PWM整流器的地铁牵引供电系统

三电平PWM整流器因具有功率因数高、谐波含量低、电压稳定性好,能量双向流动等优点而广泛应用于各种高压大功率场合。基于三电平PWM整流器的地铁牵引供电系统采用双三绕组变压器和4个三电平PWM整流器并联的拓扑结构,有利于系统模块化设计和冗余设计。重点介绍了并联三电平PWM整流器的控制策略和一种简化的三电平SVPWM及中性点平衡控制算法,最后通过Matlab/Simulink仿真证明了所述控制策略的正确性。

三电平NPC逆变器的一种新型SVM混合段法调制策略

采用传统的空间矢量调制方法(7段法、9段法等)应用于三电平NPC逆变器时会出现通断次数多的缺点,并且为了消除偶次谐波和保持中性点平衡,需要将每个扇区划分成两个区域,这会导致算法的复杂和采样受限制的情况。针对此,提出了4段法和6段法的混合调制方法。仿真结果表明这种方法可以在不分a、b区间情况下消除偶次谐波、减小开关损耗。此外,还给出了在中性点不平衡的情况下,既调节了中性点平衡又尽量减少偶次谐波的开关调制策略。

三电平空间矢量脉宽调制整流器的简化控制算法

针对二极管箝位型三电平PWM整流器,根据其在同步旋转dq坐标系中的数学模型,采用有功、无功电流解耦的双闭环控制策略,并提出一种简化的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)及中性点平衡控制算法,解决了传统三电平SVPWM算法计算量大,难以实现实时控制以及中性平衡控制复杂的问题。仿真结果表明,基于简化控制算法的二极管箝位型三电平SVPWM整流器直流电压稳定、功率因数高、交流侧电流谐波含量低、能量双向流动,可广泛应用于高压、大功率整流场合。

基于Lyapunov函数的NPC型三电平SAPF非线性控制策略

传统并联型有源滤波器(SAPF)的控制方法只能实现电网平衡时的控制,且在负载发生变化时补偿效果不理想。针对这些问题,选取三相四线制系统下中性点钳位(NPC)型三电平SAPF作为研究对象,提出了基于Lyapunov函数的非线性控制方法。首先,建立了被控对象在dq0坐标系下的数学模型;针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略。同时,从稳定性的角度出发,选取合适的控制参数,保证线路参数变化时平衡/不平衡电网下系统的稳态和动态性能;其次,针对直流侧电压不平衡问题,采用基于电荷平衡原理改变空间矢量脉宽调制算法中正负小矢量作用时间的控制方法,维持直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,利用Simulink软件仿真和实验验证将所提出的基于Lyapunov函数的非线性控制器用于NPC型三电平SAPF的可行性和优越性。与传统的比例—积分控制相比,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。