一种新型三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略

从两方面对现有三电平NPC变流器直流中点电压平衡控制策略进行分类,归纳了每类中点电压平衡控制策略的特点。根据各相开关状态对中点电流和输出线电压的影响,提出了一种适用于任何调制策略的新型中点电压平衡控制策略,与现有中点电压平衡控制策略相比,该策略具有原理简单、易于数字化实现的特点,但也存在开关损耗较大的不足之处,最后通过实验验证了文中提出方法的正确性和合理性。

基于载波的三电平中点电压平衡控制策略

中点电压平衡问题是二极管钳位式三电平逆变器的固有问题,本文对此进行了深入探讨,分析了中点电压失衡的原因,从载波的角度研究了载波幅值变化对中点电压的影响,推导出中点电压波动和调制比、调节量、功率因数之间的关系,讨论了调节量、功率因数对中点电压波动的影响,提出了一种基于载波变幅的SPWM调制策略,通过保持调制波不变,改变载波的幅值来实现中点电压平衡控制。最后在基于DSP的二极管钳位型三电平逆变器试验平台上验证了上述调制方案的有效性。

一种新型的三电平逆变器中点电压平衡控制策略

三电平逆变器中直流侧中点电容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。文章首先介绍了三电平逆变器的SVPWM算法;在此基础上,提出采用动态调整正负空间电压矢量作用时间的方法来实现中点电位平衡,并作了具体的阐述。理论分析和仿真结果表明,此方法能有效地平衡三电平逆变器的中点电压。

一种新颖的三电平中点电压平衡控制策略

针对二极管钳位式三电平逆变器的中点电压平衡问题,分析了中点电压失衡的原因,从载波的角度研究了载波幅值变化对中点电压的影响,给出了中点电压变化量与调制比,以及载波幅值变化量的关系,提出了一种基于载波变幅的SPWM调制策略,该策略只需要采样中点电压,通过保持调制波不变,改变载波的幅值来实现中点电压平衡控制,最后仿真验证了上述调制方案的有效性。

三电平SVG中点电压平衡控制策略

分析了二极管箝位型三电平静止无功发生器主电路原理,讨论了三电平空间矢量脉宽调制技术中小矢量、中矢量、大矢量对直流侧两个电容电压的影响。在此基础上,结合SVG自身控制的要求与特点,提出了基于直流侧两个电容的电压差值和SVG交流侧瞬时三相电流的方向来调整矢量作用序列中等效的正、负小矢量作用时间的比例,从而使直流侧中点电压达到平衡的控制策略,该控制策略不需增加SVG系统的检测电路。最后,通过仿真验证了文章所提出的中点电位控制策略可以有效地抑制三电平SVG直流电容电压不平衡程度,实现算法简单,在工程实践上具有一定的实用性。

一种新型的三电平逆变器中点电压平衡控制策略

三电平逆变器中直流侧中点电容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。文章首先介绍了三电平逆变器的SVPWM算法;在此基础上,提出采用动态调整正负空间电压矢量作用时间的方法来实现中点电位平衡,并作了具体的阐述。理论分析和仿真结果表明,此方法能有效地平衡三电平逆变器的中点电压。

一种基于SVPWM的三电平逆变器中点电压平衡控制策略

在大功率高压逆变器应用中,三电平逆变器相较于两电平逆变器具有很多的优点,然而中点电压不平衡是二极管钳位型三电平逆变器的固有问题。基于SVPWM分析了中点电压不平衡原理,提出采用滞环比较法和平衡因子法对中点电压进行平衡控制。低调制度时采用滞环比较法和平衡因子法来平衡中点电压,高调制度时只采用平衡因子法来平衡中点电压。最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,输出了高质量的中点电压波形,验证了控制策略的可行性和有效性。

高速磁浮背靠背三电平ANPC变流器中点电压偏移机理与协同控制策略

高速磁浮交通牵引变流器采用24 MVA背靠背三电平有源中点钳位拓扑,其中两台整流器和两台逆变器共用直流母线。该文分析整流侧和逆变侧在不同功率因数下中点电压(neutral point voltage,NPV)偏移机理及不同电压矢量对NPV的具体影响。据此,针对高速磁浮逆变器并联和串联两种模式,建立NPV偏移模型,得到在调制比和功率因数同时变化时NPV的可控区域。为在全速范围保证NPV平衡,提出一种基于平移调制波的协同控制策略。为减轻整流器功率因数和调制比对NPV的影响,采用一种具有相电压半波对称性的载波脉宽调制,并证明其具备NPV自平衡能力。仿真和硬件在环实验表明,所提策略具有NPV恢复到平衡状态所需时间短、可控范围大等优点,可在高速磁浮全速工况下保证NPV平衡。

三相电压型PWM整流器的虚拟转矩冲量平衡控制策略

模型预测控制具有结构简单、鲁棒性强和动静态性能良好等优点,因此其在三相电压型PWM整流器系统中得到了广泛应用。然而,模型预测控制的电压外环采用PI线性调节器进行调节,影响了直流侧电压的动态性能。为此提出了虚拟转矩冲量平衡控制策略,从而使直流侧电压仅经过1次调节即可实现快速收敛。为了实现此策略,首先,根据数学模型推导得到了虚拟转矩的表达式;其次,根据负载突变前、后直流侧输出电压保持不变,同时结合功率守恒原则,分析建立了负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制方程,求得零矢量与前进矢量的作用时间;最后,通过仿真和实验实现了三相电压型PWM整流器系统负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制,验证了所提算法的正确性与有效性。

虚拟同步机控制策略下的STATCOM相间电容电压平衡方法研究

针对基于直挂式级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在运行时产生的相间电容电压不平衡的问题,本文在虚拟同步机的控制策略基础上提出了一种平衡相间电容电压的方法。虚拟同步机具有响应速度快的优点,但用于静止同步补偿器来作无功补偿时会产生相间电容电压不平衡的问题。因此本文首先引入电容电压平均值来完成虚拟同步机的快速并网,其次将虚拟同步机算法的无功调节分为3部分来实现分相无功补偿,再在电压合成前引入电容电压平均值作反馈,以实现相间电容电压平衡。最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,验证了所提控制策略能有效解决相间电容电压不平衡问题,并且仿真结果表明所提控制策略具有良好的动态响应特性。

一种新型三电平变换器中点电压平衡调制策略

在大功率轨道交通装备领域中,三电平变换器因具有众多优点,在实际中得到广泛应用,但是也存在中点电压不平衡这一固有问题。为解决三电平中点箝位(NPC)型变换器存在的中点电压不平衡问题,减少输出相电流畸变情况,提高系统运行稳定性,文章提出了一种基于分析中点电荷量的双自由度新型中点电压平衡调制策略。该调制策略首先从数学分析的角度介绍了三电平变换器直流侧中点电压不平衡问题的原因;之后分析了在空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术中,电压矢量输出序列对中点电压的影响;最后基于上述分析结果,改进传统的电压矢量输出序列,并基于改进序列的特点提出了一种新的双自由度中点电压平衡调制策略,通过双自由度的平衡因子调节作用时间。理论上,所提出的新型调制策略具有更多可控电荷量,相较于传统方法具有更良好的控制效果;仿真和试验结果验证了所提的新型调制策略对中点电压的控制效果具有更好的快速性和稳定性。综上所述,文章所提的新型双自由度调制策略可更有效解决三电平变换器存在的中点电压不平衡问题。

不平衡电压条件下VSG-SST控制策略

当低压配电网电压不平衡时,产生的负序分量将引起传统VSG控制中SST输出级发生电流不平衡和功率振荡现象,为此该文提出基于改进VSG的T型三电平输出级联合控制策略,以提高输出级电能质量。首先,对不平衡电压下VSG电流不平衡及功率振荡进行机理分析;其次,基于VSG控制算法和瞬时功率理论设计新型电流基准发生器,与正负序电流调节器实现级联控制,以此保障SST输出电流平衡及有功/无功功率恒定,实现不同运行工况的可靠切换;最后,对正负序分量分离方法和中点电位平衡算法进行分析研究,并对控制策略进行仿真验证。结果表明,所提联合控制策略有效可行,能保障电压三相不平衡工况下SST输出级并网电流功率质量。

特高压直流输电系统中送端LCC换流站的电压平衡控制策略

与高压直流输电相比,特高压直流输电拥有更高的电压等级,能够以更低的经济成本实现稳定、高效的大规模电力输送。该文针对特高压直流输电系统中送端换流站的高低压阀组所存在的电压不平衡问题,分析电压不平衡现象产生的机理,并提出一种基于电压变化量对换流阀组电流参考值进行动态修正的电压平衡控制策略。然后,基于PSCAD/EMTDC搭建特高压直流输电系统的电磁暂态仿真模型,通过在稳态时切除/投入电压平衡控制策略及送端功率阶跃和送端交流系统故障3种不同工况,观测系统的动态响应特性。结果表明,所提电压平衡控制策略简单有效,且在不同工况和不同交流系统强度下都具备较好的控制效果。

三电平ANPC逆变器中点电压平衡和开关损耗减小的SVM控制策略

有源中点钳位型拓扑通过选择冗余开关状态和不同的电流通路能够有效控制器件的损耗平衡。论文对三电平有源中点钳位型逆变器中点电压平衡和开关损耗减少的控制策略进行研究,提出一种中点电压平衡和减小损耗的三电平空间矢量调制方法。将虚拟中矢量重新定义,新的虚拟中矢量由原中矢量和邻近的两对小矢量合成,因此参考矢量在空间矢量图的任何区域都有两个成对的正负小矢量参与合成,其中一个优先用于控制中点电压的平衡,另外一个可以用于其他控制目标。在每个开关周期内根据中点电压波动和开关序列选择合适的小矢量,在控制中点电压平衡的基础上有效地减小了器件的开关损耗。最后搭建三电平ANPC逆变器仿真和实验平台对提出的控制策略进行验证,实验结果表明了控制策略的有效性。

电容电压平衡的四电平有源中性点钳位逆变器的改进模型预测电流控制

多电平有源中点钳位(ANPC)逆变器具有功率器件电压应力小、电流谐波低和器件损耗可调控等优点,被广泛应用于工业驱动中。针对四电平ANPC(4L-ANPC)逆变器的控制与调制研究相对较少,现有的调制方案实现复杂,中点电压(NPV)控制难度较大。因此,该文针对三相4L-ANPC逆变器,提出一种改进的有限集模型预测电流控制(FS-MPCC)算法,避免了复杂的调制过程。首先,使用仅包含电流误差的代价函数对位于六边形顶点的6个大电压矢量进行寻优;其次,对参与第一步寻优的大矢量划分扇区,使用包含电流误差和电容电压误差的代价函数对最优大矢量所在扇区的所有电压矢量滚动寻优,得到目标电压矢量并作用于逆变器;最后,仿真和实验结果表明,与传统的FS-MPCC相比,所提方法在降低系统计算负担的同时,还具有较好的控制性能和电容电压平衡能力。

新型三电平变流器中点电压控制策略及其可控区域

针对三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器中点电压波动问题,分析了三电平变流器基本工作原理,提出了一种适用于任意调制策略的三电平变流器中点电压平衡策略。该策略以输出线电压满足要求为控制目标,根据中点电压的波动情况实时修正调制策略的输出开关状态。鉴于单开关周期完全可控区域的重要意义,本文分别分析了调制策略为正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略时新型中点电压平衡策略的单开关周期完全可控区域。理论分析和仿真结果表明,新型中点电压平衡策略具有普遍适用、实现简单的优点,其单开关周期完全可控区域受调制策略、调制度、运行时间和功率因数的影响。

三电平中点电压平衡PWM控制策略研究

多电平PWM控制技术是多电平变换器研究的核心内容之一。基于传统两电平PWM技术的研究经验,经过近十几年的发展,多电平PWM控制技术已形成了几类不同的实现方法,同时新的控制方法还在涌现。但一直以来多电平的电压平衡控制就是研究的热点。本文提出了两种基于三电平SVPWM的中点电压平衡控制方法,详细介绍了每种算法的具体操作过程,并给出了改进的思路。

六相NPC-H逆变器共模电压消除与中点电压平衡

多相逆变器具有容错性好、控制自由度高、低压大功率等优势,在船舶推进、多电飞机等领域得到广泛应用。为了实现更高电压的输出,通常采用多电平拓扑。在多电平拓扑中,保持中点电压平衡是维持系统稳定运行的关键。研究的H桥逆变器共模电压是产生开绕组永磁同步电机零序环流的主要因素之一。因此,有必要抑制逆变器输出的共模电压。针对六相NPC-H桥逆变器,提出共模电压消除和中点电压平衡的调制方法,在该调制方法的基础上通过注入零序电压的方式使中点电压保持平衡,并且充分利用了多相的优势,使响应速度更快、平衡效果较好。最后,通过仿真和实验验证了该调制策略的有效性。

具有中点电压平衡与零序电流抑制的T型三电平逆变器供电六相PMSM-DTC

在三电平六相电机驱动系统中,存在中点电压不平衡及零序电流导致定子电流畸变等问题。为此,该文针对T型三电平逆变器供电的六相永磁同步电机,提出一种具有中点电压平衡与零序电流抑制功能的直接转矩控制(DTC)策略。为实现DTC的快速构建,该策略基于两电平三相电机DTC结构,利用精简后的开关状态,在六相绕组轴线上分别合成满足控制要求的4个电压矢量,然后通过两个滞环比较器结合简单的扇区划分,确定最优电压矢量所在轴线,同时构建中点电压与零序电流控制平面,并对系统在控制平面所处扇区进行判断。在此基础上,根据最优电压矢量所在绕组的相电流iy的极性,实现最优电压矢量的选择,并进一步构建DTC最优开关矢量表。最后,通过实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

不平衡电压下双笼转子无刷双馈发电机的多目标控制

该文以双笼转子无刷双馈感应发电机为主要研究对象。为了解决不平衡电网电压带来的功率绕组(power winding,PW)定子绕组功率脉动和电流不平衡的问题,设计了简化矢量控制策略,对PW侧谐波功率和负序电流进行抑制。此外,通过建立控制绕组(control winding,CW)电流统一表达式,对各个控制目标之间的关系进行了数学推导和理论分析。在此基础上,建立了PW电流不平衡度约束条件下,针对PW有功功率脉动幅值和无功功率脉动幅值的多目标控制数学模型。并采用粒子群算法进行求解,对CW统一电流表达式中的系数进行优化,计算CW参考电流值从而实现多目标控制。最后在双笼转子无刷双馈感应发电机实验平台上,对所提出的控制策略的有效性和理论推导的正确性进行了验证。