脉冲编码和旋转的级联中点箝位逆变器脉宽调制控制

级联中点箝位(cascade neutral point clamped,NPC)逆变器更适合于高压、大功率领域应用,但确保各单元的功率和电压平衡最为关键。提出一种有效的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制方案,它在整个调制比范围内采用脉冲编码和脉冲旋转,平衡所有模块单元的电压与功率,同时使各模块单元中两串联电容电压平衡,各模块以较低的器件开关频率实现较高频率的相电压脉冲。将所提出的方案用于控制一个17电平1MVA 6000V的级联NPC逆变器,仿真和实验结果验证了该方案的可行性和有效性。

三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究

建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发小矢量的方法。用MATLAB/Simulink仿真研究了中点电压平衡控制的效果,并用MOSFET搭建了三电平逆变器实验电路模型,对中点电压平衡控制效果进行了验证。实验结果证明了基于合成空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性。

基于中点电流的三电平NPC逆变器电容电压均衡控制分析

为了平衡三相三电平中点箝位型逆变器直流侧电容电压,该文提出一种基于中点电流极性判断的电容电压平衡算法,通过在三相调制波上叠加高频的均压调节量来均衡电容电压,能有效地避免对输出电压波形质量的影响。采用七段式开关序列和详细的数学解析对该中点电位平衡方法的可行性进行研究,推导了不同调制度和功率因数下的均压特性,从而揭示了该方法的均压范围和影响因素。实验结果验证了理论分析的正确性和均压控制方法的有效性。

NPC三电平逆变器SHE-PWM开关模式

文章以中点钳位型三电平逆变器为模型,在介绍SHE-PWM原理的基础上,采用同伦算法对非线性方程组求解,求取SHE-PWM的开关角度,进行NPC逆变器消谐模型的求解,具有收敛范围宽、收敛速度快等优点;用MatLab/Simulink仿真研究了谐波消除的效果,并用IGBT搭建了三电平逆变器实验电路模型,对SHE-PWM的谐波消除效果进行了验证;实验结果证明了基于同伦模型的NPC三电平逆变器SHE-PWM方法的有效性。

三电平H桥级联逆变器载波移相脉宽调制方式

在三电平H桥级联(3-LHC)多电平主电路中,传统的载波层叠脉宽调制难以实现各级联单元的功率平衡,而基于两电平级联的载波移相脉宽调制又不能直接运用.中点箝位(NPC)三电平桥臂内只能采用载波层叠脉宽调制,而H桥的桥臂间和各H桥之间则既可以采用载波层叠脉宽调制也可以采用载波移相脉宽调制.基于这一原理,提出了2种适合3-LHC多电平的载波移相脉宽调制方式,分别为基于五电平、三电平载波层叠的载波移相脉宽调制.前者仅在级联单元间使用载波移相,而后者在级联单元间和桥臂间均采用载波移相.仿真对比分析结果表明,基于五电平载波层叠的载波移相脉宽调制是该拓扑中较理想的调制方式.实验结果证实该方法具有很好的效果.

NPC三电平Z源逆变器空间矢量调制方法

研究了一种具有升降压能力的中点箝位型(NPC)三电平Z源逆变器(ZSI),给出三电平ZSI拓扑结构,并分析其工作原理。基于传统三电平逆变器的空间矢量调制原理,设计了一种不需要死区延时的三电平ZSI空间矢量调制法,通过对两个阻抗网络进行选择性直通控制,使三电平ZSI对直流输入电压进行升压的同时,不会产生额外的器件换流。基于Matlab/Simulink搭建仿真模型对所设计的空间矢量调制法进行仿真分析,仿真结果表明所设计的调制法具有有效性。

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。

基于混合载波调制的三电平ANPC逆变器开路故障容错控制策略

与二极管中点箝位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器相比,有源中点箝位型(active NPC,ANPC)逆变器具有零电平下的冗余开关状态,增加控制自由度和容错运行能力。为进一步提高三电平ANPC逆变器的可靠性,提出一种基于混合载波调制技术的容错控制方法,通过改变参考调制信号和载波信号,可以实现单个和多个功率器件开路故障下的多模式容错运行,采用改进的零序电压注入法,维持正常和容错运行模式下直流侧电容电压的平衡,并抑制中点电位的低频脉动。所提方法不需要增加额外的功率器件和传感器,可以提高三电平ANPC逆变器的可靠性和输出性能。仿真和实验结果验证所提容错控制策略的可行性和有效性。

Z源三电平并网逆变器的准PR控制系统

Z源三电平逆变器将具有独特性能的Z源拓扑和高性能的三电平逆变器相结合,能够充分发挥两者的优势。由于Z源三电平逆变器的拓扑结构相比两电平逆变器更加复杂,为了避免并网控制策略中复杂的坐标变换和解耦过程,进而提高系统效率,将准PR控制引入Z源三电平并网逆变器中。在理论分析的基础上,将准PR控制和SVPWM调制算法相结合,设计出了系统完整的控制策略,实现了Z源三电平逆变器在两相静止αβ坐标系下对电网交流信号的无静差跟踪,简化了传统的系统控制结构,提高了系统的性能。最后在Matlab/Simulink仿真软件中建立了Z源三电平并网逆变器的的仿真模型。仿真结果表明,相比于传统的两电平逆变器,该三电平逆变器输出的电压更接近正弦波,谐波畸变率更低,系统的鲁棒性更强。

一种用于三电平逆变器的双模式过调制策略

为了提高直流母线电压利用率及实现线性调制到过调制最大输出(六阶梯波)的平滑过渡,研究了一种快速计算过调制中控制角的双模式过调制算法,该算法简单、有效,程序执行时间短,能够使系统的调制范围由线性调制区的最大范围(SVPWM)0～90.7%扩展到0～100%,并搭建中点箝位型三电平逆变器实验平台,对该双模式控制策略下的有效性进行了验证。实验结果表明,输出电压明显提高,可以满足多数高转矩输出或较低电压场合的需求,该策略具有实用性的参考价值。

基于新型SVPWM的NPC/H桥五电平逆变器共模电压抑制策略研究

为解决逆变器中共模电压随其电平数增加而幅值增大的问题,以中点箝位H桥五电平逆变器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于参考电压矢量分解的新型五电平空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)算法。该算法直接将五电平分解为两电平,避免了先将五电平转化为三电平,再将三电平转化为两电平的繁琐过程且可适用于更高电平。基于该算法设计了一种通过合理选择空间矢量来抑制共模电压的五段式调制方法。理论分析、仿真与实验结果表明,该方法可以将共模电压最大值抑制到单相直流电压源电压值的1/3,比传统SVPWM算法下降了60%;同时,逆变器的开关损耗也得到了减小。

基于空间电压矢量控制三电平逆变器系统仿真

根据基于空间矢量控制技术的三电平逆变器的基本原理与控制方法的分析,设计了空间矢量控制算法,并通过Matlab仿真验证了其可行性。

高速列车三电平牵引逆变器多模式PWM调制方法研究

针对中点箝位式三电平牵引逆变器,重点研究了其多模式PWM调制中的同步调制阶段,给出一种可以实时计算开关角的中间60°同步调制方法。对于不同载波比条件,分析了中间60°同步调制的原理,得出了调制波基波幅值指令与开关角的解析关系式,并探讨了多模式下不同调制模式的切换条件。利用该方法建立了三电平逆变器-异步电机驱动系统仿真模型,对异步调制、5分频同步调制、3分频同步调制及方波工况进行了仿真。仿真结果表明,该方法下三电平逆变器输出波形对称性良好,在载波比较低时能够保证输出电压基波幅值满足要求,并可实现不同调制模式的平滑切换。

三电平逆变器改进虚拟空间矢量调制方法

为了平衡中点箝位型(NPC)三电平逆变器的直流侧中点电位,虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法得到了广泛的应用。但在高调制比下,现有优化VSVPWM方法对中点电位控制效果不佳且设计复杂。针对上述问题基于重新构建虚拟矢量提出了改进VSVPWM方法。所提方法不仅实现了高调制比下的中点电位精确控制,还实现了每个大扇区内的矢量序列统一。通过仿真实验,对所提调制方法与现有优化方法进行比较。此外,将重构的虚拟矢量推广至使用传统矢量区域划分的五分区VSVPWM方法。理论分析和仿真结果均验证了所提方法的有效性和优越性。

ANPC五电平逆变器悬浮电容延迟补偿控制方法

有源中点箝位型(ANPC)五电平逆变器相比于三电平逆变器在电压等级和转换效率上有突出优势,得到了广泛研究与应用。针对ANPC五电平逆变器中悬浮电容电压由采样延迟引起波动较大的问题,提出了一种延迟补偿的悬浮电容电压控制方法。首先分析了悬浮电容电压在采样延迟影响下波动较大的原因,针对采样延迟导致悬浮电容电压采样不准确的问题,利用上一时刻悬浮电容电压的控制状态,对当前时刻的悬浮电容采样电压进行补偿,从而得到当前时刻悬浮电容真实电压,进而实现对悬浮电容的精确控制。最后通过实验对所提悬浮电容电压的延迟补偿控制方法进行了验证,实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。

基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波驱动技术

相比电池储能,飞轮储能具有功率密度高,瞬时功率大,响应速度快等优点,可有效缓解地铁频繁启停对母线电压的冲击。由于我国地铁直流供电网络多为1 500 V电制,两电平变换器无法用常规1 700 V电压等级器件实现安全驱动,因此,本文提出了基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波控制技术。首先,建立了三电平驱动系统稳态及换相动态过程的等效模型,分析了驱动电压和定子电流的数学关系;然后,提出了一种同步载波驱动技术,实现了高压、高速无刷电机的加减速控制;最后,设计了磁悬浮飞轮储能系统工程样机,测试了充放电工况下系统的工作状态。实验结果表明,本文所提方法具备快速大功率充放电功能,在充电或放电工况下三电平变换器中点电压均能够保持平衡,系统可稳定运行在额定1 500 V、40 000 r/min参数附近。

中点电位不平衡度反馈的三电平虚拟空间矢量调制方法

中点电位不平衡是中点箝位型三电平逆变器的固有问题。提出了一种基于中点电位不平衡度反馈的虚拟空间矢量调制方法,考虑到中点电位偏移时小矢量和中矢量的变化,对三电平空间矢量进行重新分区,构造虚拟矢量。引入中点电位不平衡度,根据中点电位偏移方向和相电流的方向,选择有利于平衡中点电位的小矢量,合理安排矢量序列,实现对中点电位的精确控制。提出的控制算法能在全调制度下消除中点电位的低频波动,有效治理中点电位偏移,开关损耗低,动态性能好。仿真和实验研究验证了算法的有效性。

NPC三电平逆变SVPWM算法的研究

文章在介绍中点箝位三电平逆变器空间矢量PWM原理基础上,提出了一种实用的易于数字化实现的三电平逆变器空间矢量PWM算法,该算法很好地继承了目前广泛应用的两电平空间矢量PWM实现的流程。以该算法为基础,通过调整空间矢量切换点的位置,给出了电容中点电压平衡控制方案。通过合理的数字信号处理器引脚分配和寄存器的配置,提出了基于一片数字信号处理器TMS320F2407的三电平SVPWM实现方案。仿真和实验结果证实了所提出的空间矢量PWM算法和实现方法是正确可行的。

一种具有中点电位平衡功能的三电平空间矢量调制方法及其实现

基于冗余电压矢量的不同处理,提出一种三电平空间电压矢量调制模式这种调制模式较之常见的八段对称式SVPWM具有明显的谐波和控制优势。为解决三电平逆变器中点波动问题,基于这种调制方法提出了一种新的中点电压平衡控制方法,推导了分配因子计算公式,这种方法只需直流电容电压和负载三相电流的信息,通过调整小矢量对的时间分配因子实现对中点电流的精确控制。控制算法简便易行,有利于计算机数字化实现。所提出控制方法的有效性通过仿真和实验研究得到了证实。

降阶原理在光伏NPC型逆变微网中的应用研究

二极管钳位型(NPC)多电平逆变器能将直流电源高效转化成谐波良好的交流电能,并输入电网设备中。但是,采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法存在扇区判断复杂,系统响应慢等问题,尤其是在高电平数的逆变器中。基于降阶原理的NPC多电平逆变器能将高电平逆变策略降阶成低电平逆变器的简单调制,避开SVPWM策略在高电平逆变器中计算复杂、不利于软件实现等缺陷。Matlab仿真平台在三相离网/并网光伏发电系统上搭建NPC三电平逆变器,对此策略进行实验验证。