三电平变流器中点波动和死区效应优化策略

正弦脉宽调制(SPWM)由于简单易操作而被广泛运用于三电平变流器,但是针对三电平变流器的中点平衡问题,采用常规SPWM方法无法消除中点电压的低频脉动。所以在此首先建立中点电压波动的数学模型,凝练出中点电压波动和中点电流的关系,结合中点电压低频脉动消除原理和死区效应消除原理,提出一种四调制波策略。与传统SPWM方式相比,不仅有效消除了三电平变流器中点电压的低频脉动,而且还提高了变流器输出电流波形质量,并通过实验结果验证了理论分析的正确性和该方法的有效性。

基于矢量分区的三电平中点波动机理分析的研究

本文深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立起基于矢量分区概念的中点电流数学模型,为中点电压控制提供了理论依据,并阐明了关于中点电压波动的几点重要结论。所提出的分析方法直观有效,物理意义清晰,便于对系统中点电压波动的理解和分析。仿真和实验研究结果证实了本文研究方法的正确性。

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电压波动抑制方法研究

针对基于传统特定谐波消除调制(SHEPWM)的三电平NPC逆变器的中点电压波动问题,分析了相电压中基波与三次谐波对中点电压波动的影响。建立了中点电压与三次谐波含量之间的关系,提出了基于三次谐波定量控制的改进SHEPWM方法,通过引入三次谐波控制方程重构SHEPWM开关角求解方程,并在此基础上以最大化程度抑制中点电压波动为目的,推导出了最优的三次谐波含量,在Matlab/Simulink平台上搭建了2 MW/3 k V逆变器并网模型,对改进SHEPWM方法的中点电压波动抑制效果进行了测试。研究结果表明:利用基于三次谐波最优含量控制的改进SHEPWM方法,能有效抑制中点电压的低频波动,提高NPC逆变器输出性能,降低直流环节电容。

三电平逆变器中点电位波动的分析与控制

三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。为此,分析了空间矢量对三电平逆变器中点电位波动的影响,并提出了一种抑制中点电位波动的实时控制方法。仿真结果验证了所提出的控制方法是有效的。

三相三电平VIENNA整流器中点电位波动混合抑制方法

针对三相三电平VIENNA整流器中点电位波动问题,建立了中点电流的数学模型,分析了中点波动形式、并结合中点电流数学模型分析了中点电位波动的根本原因,针对传统固定调节因子法抑制中点电位波动效果较差的缺点,提出了一种结合动态调节因子与电容偏差调节的混合抑制方法,给出了6扇区下偏差调节量和动态调节因子表达式,然后通过查表法将6扇区对应动态调节量注入到调制波中,实现了中点电位尤其三次基频波动的自动抑制,进一步修正后的混合抑制法还可有效抑制电容参数和负载不对称导致的中点大幅度波动,实验结果验证了策略的可行性和有效性。

带中点电位波动的Vienna整流器改进SVPWM策略

为提高直流侧电容值较小时Vienna整流器的输入电流波形质量,此处探究了Vienna整流器中点电位波动对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)造成的影响,推导了中点电位波动值与矢量图中小矢量、中矢量和大矢量的误差值之间的关系,并在此基础上提出了一种改进空间电压矢量调制策略。该策略计算出中点电位波动值与消除该矢量误差所需的修正量之间的关系,得到正确的矢量作用时间。最后搭建了1000 W的Vienna整流器仿真与实验平台进行验证。仿真和实验结果验证了该策略的正确性与有效性。

NPC三电平逆变器共模电压及中点电位波动协同抑制方法

为协同抑制NPC三电平逆变器的共模电压以及中点电位波动,本文提出了一种新型反相位排列POD调制方法,在分析小矢量与大矢量对共模电压以及中点电位波动影响的基础上,将空间矢量图中每个大扇区划分为6个小扇区,并在不同小扇区中选择注入不同零序分量。与传统POD调制方法相比,本文所提方法能够协同抑制共模电压以及中点电位波动。仿真和实验验证了本文所提方法的有效性与可行性。

基于空间矢量调制的三电平逆变器中点电位波动分析及估算

目前为止,对于中点电位尚无一个简洁的模型和相关分析。文章基于空间矢量调制,建立了一种较为简洁的中点电位波动量模型,从数学层面上揭示了中点电位波动的根本原因和规律,从理论上推导出中点电位波动的波形。最后在Simulink仿真平台以及实验平台上验证了该理论的正确性。

一种ANPC-5L逆变器飞跨电容电压与中点电位优化解耦控制算法

有源中点钳位型五电平逆变器已逐步运用到大功率光伏并网系统中。为解决飞跨电容电压与中点电位存在耦合这一问题,该文在载波移相调制策略的基础上,对飞跨电容电压与中点电位之间的关系进行详尽的数学推导,进而提出一种分裂调制波的解耦控制方案。同时,为避免飞跨电容的控制对输出电流的基波造成影响,在上述方案的基础上提出一种约束条件,实现对解耦控制的优化,并给出详细的算法流程。仿真和实验验证优化解耦控制算法的可行性及控制性能。

基于零序电压注入的三电平中点箝位整流器中点电位控制方法的研究

三电平NPCPWM整流技术中一个重要的问题是中点电位的波动问题。该文首先建立了αβο坐标系下中点电位波动的数学模型,揭示了控制输入的ο轴分量(即零序电压分量),作为一个控制自由度,对中点电位的影响。并提出了一种完全消除中点电位波动的控制方法,通过理论分析,所需零序电压的准确解析计算方法,以及中点电位平衡控制的内在规律被给出。另外,为了得到三相调制电压的符号,文中提出了一种符号滞后判断方法,证明了上述控制方法的实时性。最后,通过系统的仿真,验证了理论分析的正确性,以及该控制方法的优异性能。

单周期控制的三相三电平VIENNA整流器输出中点电位分析及控制方法研究

三相三电平VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位(neutral point clamped,NPC)结构变换器一种,具有电路结构简单、开关电压应力小、输入电流谐波含量低、可实现输入单位功率因数校正等优点,适合应用于高压中大功率场合。同时,三相功率因数校正(power factor correction,PFC)整流器的单周期控制方案因其控制简单,无需乘法器及采用输入电压受到广泛研究。输出中点电位波动是NPC结构变换器的一个固有问题,以基于单周期控制的三相三电平VIENNA整流器为研究对象,详细地分析整流器输出中点电位波动机理,根据单周期控制方案的特点,提出在三相输入电流采样中注入三次谐波电流分量,同时分析三次谐波电流注入后对整流器输出中点电位的影响,给出三次谐波电流最佳注入系数。在此基础之上,向传统单周期控制系统中继续引入均压环路,使得最终改进后的三相三电平VIENNA整流器单周期控制系统一方面可以提高整流器直流母线电压利用率,另一方面可以有效抑制中点电位的直流和交流波动。仿真与实验验证了所提出的改进单周期控制策略对于整流器输出中点电位平衡控制的有效性。

基于3次谐波控制及脉冲波动分析的三电平SHE-PWM调制优化策略

提出一种改进的特定谐波消除调制(SHE-PWM)策略,该策略能够抑制NPC型三电平逆变器中点电压波动,消除线电压低次谐波。传统特定谐波消除策略下的脉宽调制电压幅值始终默认为恒定值,即1/2直流侧电压。但实际工况下中点电压波动会导致脉宽调制电压变化不等。因此传统调制求出的开关角在脉冲电压波动的情况下并不能彻底完成指定次谐波消除,输出电压中仍含有少量低次谐波。针对该问题,深入分析了相电压中基波与3次谐波对中点电压波动的影响,对传统SHE-PWM策略进行了改进,通过引入3次谐波控制方程和脉冲电压波动权值系数重构傅里叶方程组。通过实验与传统SHE-PWM策略进行对比,结果表明利用重构的傅里叶方程组求得的开关角能更好地抑制中点电压波动,降低低次谐波含量,进而验证了改进SHE-PWM策略的有效性。

NPC三电平变换器中点电压控制方法综述

中点箝位型(NPC)三电平拓扑是目前最常用的一种高压大功率多电平拓扑。在NPC三电平变换器的控制中,中点电压波动问题是一个直接关系到系统安全性与输出性能的重要问题,需要妥善解决。目前存在许多种可以抑制NPC变换器中点电压波动的控制方法,这里针对NPC三电平变换器,对其中点电压波动进行了分类并分析了其产生原因。归纳总结了常见的NPC三电平变换器中点电压控制方法,尤其对中点电压的软件控制算法进行了细致的分类和对比分析。

基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

基于SVPWM补偿优化的三电平NPC并网逆变器容错控制

为保证并网系统中三电平中点箝位(neutral point clamped,NPC)型并网逆变器单相桥臂短路或断路故障后持续运行,提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的优化补偿型低共模电压容错控制策略。首先,通过分析故障后八开关三相逆变器(eight switch three phase inverters,ESTPI)拓扑开关状态对应的共模电压大小,确定参考电压矢量合成规则;然后,通过一个基波周期内中点电流情况分析中点电位波动机理,进而对空间矢量合成进行调节补偿;最后,设计低通滤波器和滞环控制器进一步对补偿进行优化调整,保证并网电流质量的同时有效抑制了直流母线中点电位偏移。仿真结果表明,该容错控制策略能够实现三电平NPC并网逆变器单相桥臂故障后并网系统的稳定可靠运行,每个基波周期有三分之一时间的共模电压得到改善,优化补偿后的并网电流质量显著提高,且在并网电流突变时具备良好的控制特性。

中点箝位型逆变器控制方法的综合研究

本文深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立了平均中点电流数学模型,为中点电压平衡控制提供了理论依据,并提出基于电压中矢量合成的中点电压平衡控制方法,该方法对于系统动态过程中出现的电压不平衡,可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于电压中矢量的部分作用时间被均分给相应的小矢量,因此其补偿效果明显。实验结果证实了本文研究方法的正确性。

基于无差拍控制的三电平逆变器中点电位控制

对二极管箝位型三电平逆变器的中点电位偏移与中点电位波动问题进行了研究.通过对电压矢量与中点电位关系的分析,建立了系统在无差拍控制下的数学模型.在无差拍控制下,结合虚拟矢量调制,经综合判断,对中点电位进行调节.仿真与实验结果表明:与传统方法相比,该方法可以缩短消除中点偏移所需的时间,调节中点电位的能力不受调制度大小的影响,同时该方法可以消除低频的中点电位震荡.

基于单周期控制的三相VIENNA整流器中点电压平衡控制策略

三相VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位NPC(neutral point clamped)结构变换器,其具有所需开关器件少、功率因数高、开关管电压应力小和控制环节简单等特点,具有较高的研究价值。而中点电位波动是NPC结构变换器固有的问题,以单周期控制的三相VIENNA整流器作为研究对象。对其直流母线电压利用率较低和中点电压交流波动的问题进行建模分析,提出了在单周期控制基础上加入中点电压平衡控制环,不仅可以基本消除中点电压波动,而且可以提高直流母线电压利用率。最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性。

基于改进型自抗扰控制器的NPC三电平逆变器中点平衡策略

针对中点钳位型三电平逆变器所固有的中点电位波动问题,建立直流侧中点电位的波动模型,提出一种基于分数阶自抗扰控制器(FOC-ADRC)的中点电压平衡策略。避免了传统ADRC的非线性误差反馈率(NLSEF)需要凭经验试凑三个没有明确物理意义的参数难题,便于应用到三电平逆变器的中点电位进行电压实时补偿。原理样机实验表明该方法具有较强的中点电压平衡性能,可以快速估测并抑制中点电压波动,同时减小输出电压电流的谐波。

中点箝位型三电平逆变器控制方法的综合研究

深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立了平均中点电流数学模型,为中点电压平衡控制提供了理论依据,并提出基于电压中矢量合成的中点电压平衡控制方法,该方法对于系统动态过程中出现的电压不平衡,可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于电压中矢量的部分作用时间被均分给相应的小矢量,因此其补偿效果明显。实验结果证实了本研究方法的正确性。