基于交错断续空间矢量调制的并联PWM变流器控制策略

并联PWM变流器可以显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但是变流器的直接并联容易在其内部产生环流,从而导致变流器损耗增加甚至开关器件损坏。本文以三相PWM整流器并联系统为例给出了环流的数学模型,该环流是一个存在于零轴的带直流偏移量的环流。针对环流问题,本文通过建立并联系统的小信号模型分析确定了零序电流环的设计,并采用了交错断续空间矢量调制方法来消除和抑制其对整个系统的影响。通过该方法,环流可以用dq轴分量表示,并通过功率因数校正(PFC)电路的电流环加以抑制。最后的仿真和实验验证了本文控制策略的有效性。

维也纳拓扑在断续空间矢量调制下开关序列切换优化

维也纳拓扑的可用空间矢量受电流影响的特性,使得断续空间矢量调制开关序列切换时的衔接问题变得严重。为了探明衔接问题的机理并降低其影响,首先分析在电流不变向时开关序列切换的可能情况,推导计算了在电流变向时因为理想扇区和实际扇区间的滞后超前偏差导致的矢量合成误差,进而给出在切换前后选择特定开关序列的优化策略;然后对目前常见的断续矢量调制方案的衔接情况进行分析,并结合优化策略给出优化方案;最后,通过仿真和实验验证了优化方案可以实现平滑的开关序列衔接,且实现算法简单,具有一定的实用性。

考虑中点电位平衡的三电平逆变器断续脉宽调制策略研究

在大功率逆变器中采用断续脉宽调制(discontinuos pulse width modulation,DPWM)可实现开关损耗不变的前提下,有效提高逆变器等效开关频率,提高系统控制性能,降低滤波器的设计难度。但三电平DPWM中点平衡控制尚未有很好的解决方案。该文以三电平DPWM1为例,分析基于空间矢量脉冲宽度调制的三电平DPWM1实现方法。借鉴连续调制的中点平衡控制方法定量分析三电平DPWM1及其冗余矢量序列(DPWM3)对中点电位的影响。文中提出一种基于DPWM1和DPWM3混合调制策略,该调制策略能有效控制中点电位平衡,在中点电位调节期间开关频率基本不变,两种调制算法的切换采用滞环方式,切换时选择两种调制算法每个小扇区中的共同矢量作为切换矢量,减小切换造成的额外开关动作。最后,仿真和实验结果验证所提的调制策略的有效性。

抑制Z-源逆变器母线电压跌落的空间矢量脉宽调制方法

在深入分析Z-源三相逆变电路工作过程中存在的二极管断流以及由此导致的直流母线电压跌落问题的基础上,导出了直流母线电压跌落的表达式,并提出一种新的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。该方法根据Z-源网络中所独有的直通工作状态,在不改变硬件电路的前提下,通过合理地插入直通零矢量来避免电路的非正常工作状态,保持直流母线电压的稳定,提高逆变器的输出电压质量。在满载和轻载两种工况下,对比分析了本文SVPWM方法和传统SVPMW方法对Z-源网络的直流母线电压的影响。最后,通过仿真和实验验证了本文SVPWM方法的正确性和有效性。

考虑谐波特性和中点电位平衡的Vienna整流器改进断续脉宽调制策略

Vienna整流器在以高功率密度为设计目标的场合中,应用十分广泛。且Vienna整流器通常运行在较高的开关频率下,因此减小开关损耗,降低装置的发热,十分有必要。断续脉宽调制(DPWM)可以降低开关损耗,本文研究了一种适用于Vienna整流器的具有最大开关损耗降低效果的DPWM方法。为改善DPWM相对于SPWM和SVPWM方法谐波特性较差的缺点,提出了一种适用于Vienna整流器的改善谐波特性的改进DPWM方法。该方法通过对子扇区注入的零序分量进行修正,改善了三相电流的谐波特性。为针对三电平拓扑固有的中点电位不平衡问题,提出了DPWM方法的中点电位平衡控制策略。最后,通过仿真和实验验证了本文提出的调制方法和中点电位平衡控制策略的有效性,对不同调制方法Vienna整流器的工作效率和电流THD进行了比较。

用于改善电流过零点畸变的Vienna整流器空间矢量调制策略

Vienna整流器在空间矢量调制(SVM)下输入电流过零点会产生畸变,降低电流总谐波畸变率(THD)。本文首先针对采用dq坐标系双环控制下的交错并联Vienna整流器,从SVM等效调制波的角度阐述了Vienna整流器输入电流过零点畸变的原因,并提出一种过零钳位空间调制策略,通过优化输入电流过零点附近扇区内冗余矢量的分配,避免输入电流过零点的畸变,降低了输入电流THD,该策略实施简单,无需额外计算量。其次,分析这种调制策略的适用范围以及对Vienna整流器中点电流、电感电流纹波的影响。结果表明,和传统SVM相比,本文所提方式适用范围广,在抑制电流过零点波形畸变的同时能够减少附近的电流纹波。最后,通过仿真和实验验证了所提调制方式的有效性和理论分析的正确性。

基于电流纹波预测的交错并联三相逆变器任意功率因数全范围软开关策略

随着分布式能源的大力发展,新的并网标准要求并网逆变器具有更宽的功率因数运行范围,实现对电网的无功补偿;同时,为实现高频化及高转换效率,软开关技术是一种重要的途径。因此,文中提出一种基于交错并联三相逆变器拓扑的任意功率因数全范围软开关控制策略。采用断续脉宽调制通过变开关频率来控制电感电流脉动的大小,使开关管开通前开关管的输出电容放电至0,以实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS)。首先,分析采用电流脉动预测理论实现ZVS的工作原理;其次,给出不同功率因数下全范围ZVS所需的开关频率自适应运行原则等,基于电流纹波预测理论及负载环境计算和选取开关频率,因此在全范围及全功率因数均可实现ZVS;最后,通过搭建一台3.5 kVA全SiC MOSFET实验样机,验证所提出控制策略的有效性。

三相交错级联变流器研究

针对常见的H桥级联变流器拓扑结构或需要多个直流电源、难以实现四象限运行,或成本高、控制算法复杂等问题,提出了一种三相交错级联变流器拓扑结构及其调制方案。该变流器由3个三相两电平变流电路两两错相联结而成,结构简单,直流电压利用率高;采用错时采样脉宽调制技术,降低了开关损耗和输出波形畸变率。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于错时采样脉宽调制技术的三相交错级联变流器输出波形正弦度好,谐波含量低。

一种用于永磁同步电机的高性能调制方式

目前永磁同步电机驱动主要采用连续空间矢量脉宽调制方式,这种驱动方式在高调制度时具有较高的纹波电流及开关损耗,过调制时输出电压与给定电压也不再是线性关系,因此能找到解决以上问题的调制方式是十分有意义的,提出了一种综合调制方式,根据不同调制方式的特点将其结合起来以解决上述问题,在Matlab/Simulink中进行仿真并验证了这种方法的可行性。

一种大功率风电机组变换器新型控制技术研究

针对变速恒频风电机组变换器功率日益增长的现状,提出了一种新型控制技术——交错采样变矢量(SSTV)控制技术。该技术基于双并联变换器的平均值等效模型,它在不需要增加任何硬件成本的基础上,可以提高双并联变换器的等效输出开关频率,降低输出电流谐波;同时,在双并联变换器的交流侧和直流侧都直接相连的条件下,可以有效抑制零序电流。该文对交错采样变矢量控制技术的原理和实现方式都进行了详细地阐述。仿真和计算结果表明,该方案将双并联变换器的等效输出开关频率提高了1倍,同时将零序电流的峰值减少了80%以上。此外,该技术还具有鲁棒性强,易于工程实现等优点。

三相八开关的两级式T型光伏并网逆变器研究

介绍一种新型的非隔离两级式光伏并网系统,该系统由三电平升压型电路和三相八开关T型逆变拓扑构成。前级升压电路通过采用开关管移相180°的交错控制和调整开关管导通时间的策略,减小电感电流纹波,实现直流母线电容电压的平衡;后级逆变电路采用基于最优五段式的九矢量空间矢量脉宽调制算法,简化运算,减小开关损耗,提高直流母线电压利用率。最后,通过搭建12 kW的实验平台,验证所提控制方法的正确性和有效性。

5 MW中压直驱风电变流器控制系统设计

针对5 MW永磁直驱风力发电机的特点,详细研究了二极管中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平中压全功率变流器的控制系统、主回路设计、定子磁链估算与不连续脉冲调制(discontinuous pulse-width modulation,DPWM)。网侧变流器采用电网电压定向和空间电压脉冲宽度调制(space voltage pulse width modulation,SVPWM)策略,机侧变流器采用转子磁场定向和DPWM策略,并基于低通滤波器补偿的方法进行定子磁链的幅值及角度的估算。热仿真软件结果表明:网侧开关频率为1. 55 kHz时,IGBT结温与温升满足器件设计规范; 25 k W样机实验结果表明,采用该文所提调制策略和定子磁链估算方法,并网电流谐波含量能够满足国标要求,转子位置估计误差小,具有较好的稳态性能和转矩动态响应性能,能够很好满足系统控制要求。