单元串联多电平逆变器PWM方法比较研究

探讨了几种现有的多电平逆变器的脉冲宽度调制PWM(PulseWidthModulation)方法,提出了一种多电平最优空间矢量方法,该方法通过选取最优空间矢量确定三相最佳电平组合,得到三相电压实际电平值,从而生成三相PWM控制模式。并与现有的PWM方法进行了比较。仿真结果说明多电平最优空间矢量方法具有开关频率低、总谐波含量低的优点。

新型半桥电流源串联谐振软开关三电平逆变器及其控制

提出了一种新型半桥电流源型串联谐振零电流三电平逆变器。该逆变器由三电平桥臂、串联谐振槽、双副边高频隔离变压器、共发射极周波变换器及输出滤波电容组成,开关管电压应力为输入电压的一半,可实现全程零电流软开关。分析了系统开关与能量交换的过程,并对每个开关过程能量传递方式进行了讨论。根据四象限工作要求设计了逻辑组合驱动信号,实现了系统在阻性负载、感性负载、空载模式下的控制。在对电路详细分析的基础上,已经制作样机一台,并通过实验验证了理论分析的正确性。

准Z源级联多电平逆变器单元间功率平衡控制

针对准Z源级联H桥多电平逆变器单元间功率不平衡带来的系统稳定性差、电能质量低等不足,提出了一种单元间输入功率不平衡工况下系统稳定控制策略。建立了准Z源级联逆变单元数学模型以及系统功率模型,阐述了不平衡功率输入时单元间相互作用机理,通过构造虚拟平均功率单元及其调制信号因子,计算出各单元输出功率与虚拟单元平均功率的偏差,调整各自调制信号因子,采用融合Z源逆变单元升压直通占空比的载波移相脉冲宽度调制技术,实现了逆变器单元间有功功率均衡控制和直流母线电压稳定,仿真实验和样机测试结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

一种基于三电平逆变器拓扑的串联谐振软开关CCPS

介绍了一种基于三电平逆变器拓扑结构的串联谐振软开关的电容器充电电源(CCPS),它的工作模式有全电压模式(FVM)和半电压模式(HVM)两种。可用于变速率充电,或用于要求充电精度更高的场合。

基于单元组合的多电平逆变器设计

在研究传统的级联型多电平逆变器的基础上提出了一种多电平逆变器基本构成单元的概念,并从这一概念出发,提出了基于基本构成单元串并、并串思想生成多电平逆变器拓扑的方法。以此方法得到的大量多电平逆变器拓扑,不仅涵盖了已有的基本多电平电路拓扑,而且得到一些新的拓扑结构,从而将多电平变换拓扑统一在基本构成单元的概念之内。为了验证所得到拓扑的正确性,以串-并拓扑为例,进行了仿真和实验验证。这一概念也为多电平逆变器新拓扑的生成提供了思路。

串联H桥多电平逆变器特定谐波控制组合法

针对串联H桥多电平逆变器输出阶梯电压波形中存在低频谐波的问题,提出了一种特定谐波控制组合法。该方法以梯形波调制为基础,利用等面积法原理和谐波注入组合法,通过简单的三角公式递推计算获得实现特定谐波消除的开关导通角,并对开关导通角进行优化,从而实现谐波抑制。以三相九电平串联H桥逆变器为例,进行了仿真和实验,结果验证了该方法的可行性和有效性。

串联结构三电平逆变器输出电压直流偏置抑制研究

由于开关器件、直流母线电容特性和外界环境的影响,会使串联结构三电平逆变器输出电压产生数百毫伏的直流偏置,给系统带来不利影响.通过分析三电平逆变器输出电压直流偏置检测电路的采样精度,以及PWM调制对输出电压直流偏置调制精度的影响,在传统的单相逆变器控制方法的基础上,提出一种加直流偏置环抑制直流偏置的控制方法,并通过实验验证了控制方法的正确性和有效性.

基于级联多电平逆变器的静止同步串联补偿器仿真研究

近些年来,阶梯波调制方法在高电压、大容量多电平逆变器中得到了广泛的应用。本文首先介绍了一种在线计算触发角的方法,它只需要进行几个三角函数的计算就可以求出触发角,计算简单快速。然后将其在5H桥级联逆变器中得到了实现,并提出了逆变器H桥触发角的循环控制策略。同步静止补偿器(SSSC)是灵活交流输电控制器的一种,它可以调节系统阻抗,控制系统潮流和提高系统稳定性,具有良好的性能。文中把前面得到的逆变器模型应用到了SSSC中,并提出了相应的SSSC控制策略。最后在EMTDC/PSCAD中对提出的SSSC仿真模型进行了仿真验证。仿真结果表明,无论运行在感性模式还是容性模式,文中提出的SSSC模型都是合理的。

多电平有源中点钳位逆变器串联IGBT均压方法

针对多电平有源中点钳位逆变器中串联绝缘栅双极型晶体管(IGBT)存在的不均压问题,提出一种串联IGBT的均压方法。对于多电平有源中点钳位逆变器的每个桥臂,采用单输入、多输出的隔离电源生成钳位电压,跨接在串联工作的IGBT上;同时,在施加钳位电压的位置上添加钳位电容,用于钳位电压的保持,最终实现串联IGBT的动静态均压。由于逆变器换流回路不经过钳位电容,隔离电源只需很小功率即可维持钳位电容电压稳定。所提方法简单可靠、均压精度高且易于工程实现,一方面取消了传统的无源缓冲电路,减少额外损耗的同时降低了成本,另一方面无须引入复杂的主动闭环控制,避免了闭环控制的稳定性问题。最后,通过有源中点钳位五电平逆变器样机对所提均压方法进行了实验验证。

级联多电平逆变器输出电压和电流采集方案研究与应用

模块化多电平逆变器因具有调制算法成熟、输出电压谐波特性好、电压变化率低以及在模块单元故障下继续维持工作等优点,使其在大功率高压逆变器中得到广泛的应用。首先分析了传统级联多电平高电压和大电流检测方案在实际应用中的缺点和可能给检测装置带来亚健康的隐患,然后提出级联多电平逆变器输出电压和输出电流检测方案,最后在所提方案的基础上详细设计了电压检测和电流检测电路的各项参数,并将该电路原理图应用在H桥单元级联多电平中间包感应加热电源上进行输出电压和电流参数检测试验验证。试验结果表明所提的电压检测和电流检测方案可以满足级联多电平逆变器输出参数检测的各项性能要求。

级联型逆变器的新型简化多电平空间矢量调制方法

传统多电平空间矢量调制(space vector modulation,SVM)方法需要大量的矢量选择等复杂运算,级联数目较高时,算法变得异常复杂而难以实现。该文借鉴载波移相调制的思想,提出一种新颖的基于两电平SVM的简化多电平SVM方法。将各级H桥逆变器施加相同幅值和相位的电压矢量,而将各自的电压矢量更新时间相互错开,进而形成相应的多电平输出电压波形。每个采样周期只需依据两电平SVM算法计算一单元的主、辅电压矢量及其作用时间,计算量与级联数目无关,进而显著简化了算法难度,并增强了可扩展性。三单元情况的仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

2MVA无串联变压器级联多电平动态电压调节器的设计与仿真

研究了基于级联多电平结构的无串联注入变压器的2MVA动态电压调节器(Dynamicvoltagerestorer,DVR)的系统设计方案,针对DVR的主电路拓扑、电压暂降检测算法、底层载波移相控制策略、储能计算、滤波器设计及逆变器部分的损耗进行了分析研究,并对某生产基地6kV系统的电压暂降问题完成了DVR装置主电路参数和控制电路的功能设计,采用仿真软件EMTDC/PSCAD进行了仿真研究,验证了文中所提设计方案的正确性及有效性。

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器(ACMI)的串联混合有源电力滤波器(SHAPF)及其控制策略。其中,ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长,N个单元逆变器的级联可以输出3N电平的阶梯波电压。该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源,用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能。与传统SHAPF相比,该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点。数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性。

含电容单元的级联H桥七电平调制策略

针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题,采用电容替代其中利用率较低的直流电源,构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题,在载波层叠式脉宽调制策略的基础上,利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流,切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化,得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求,并结合最大连续放电区间,计算出最小参考电容,使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。

单相五电平逆变器的多载波PWM方法分析

针对单相五电平级联逆变器,对不同的多载波PWM方法进行分析。采用载波移相(PS)PWM方式时,其输出波形中含有幅值较大的高次谐波,而载波垂直分布(CD)PWM方式不存在这些问题,但是CDPWM调制方式的低次谐波比较大。与CDPWM调制方式相比,采用PSPWM调制方式所产生的低次谐波分量非常小。结合2种PWM调制方式各自的优点,提出一种混合多载波PWM方法。通过对典型的五电平PWM单相逆变电路的Matlab仿真计算,证明了混合多载波PWM法输出波形中的高次谐波含量小,低次谐波分量介于PSPWM调制方式和CDPWM调制方式之间,总的谐波畸变率最小。因此,对于单相的五电平逆变器而言,混合调制方式为最优。

级联型逆变器的新型多电平SVPWM研究

多电平SVPWM的研究,目前主要集中在错时采样SVPWM。错时采样SVPWM算法复杂,实时性差。对该SVPWM调制技术进行分析,应用一种能显著降低算法复杂度的新型多电平SVPWM技术———单元矢量延时叠加SVPWM技术。该算法显著降低了算法复杂度,且实时性极好。通过Matlab仿真和实验研究,验证了方案的可行性和实用价值。这种算法在级联多电平领域有广阔的应用前景。

级联逆变器单元故障处理方法研究

介绍了基于中性点移位原理的级联H桥型逆变器故障处理方式,与传统的故障处理方式相比,这种处理方法能够利用所有的非故障单元,增加输出电压幅值。但是仅进行中性点移位处理,会导致输出电压低次谐波成分增加;提出了适合中性点移位原理的载波相移参数调整方法,分别对三相输出进行优化处理,输出线电压的谐波含量与故障前一致。实验结果验证了该方法的正确性。

级联型逆变器多电平PWM控制及仿真研究

通用的级联型H桥多电平高压逆变器一般采用载波移相SPWM和错时采样SVPWM技术。基于对多电平PWM控制仿真模型的构建及分析,针对这两种技术共有的占用系统资源多和实时性差等缺点,提出一种新型简化多电平PWM技术——单元矢量延时叠加PWM(Overlap time staggered PWM,OTS-PWM)技术,并总结出相应的PWM调制规律。分别对OTS-SPWM和OTS-SVPWM调制技术的仿真实现,表明了本方法能够显著降低了运算复杂度,且实时性好,并验证OTS-PWM技术的有效性和通用性,及其在级联多电平PWM领域的广阔应用前景。

新型的多单元串联大功率逆变电源控制方法

文章分析了多单元串联大功率逆变电源的控制原理 ,提出了单个功率单元的二重化控制技术与水平移相式 PWM技术相结合的控制方法 ,大大降低了开关损耗 ,改善了输出波形 ,降低了输出电压的谐波畸变率 ,同时 ,对所研究的控制方法进行了仿真 。

如何在三电平技术的基础上提高逆变器额定电压到6kV

三电平中压变频器有许多优点,但在国内的竞争中却屡屡败于H桥级联变频器,主要的原因是输出电压达不到6kV(不满足国标要求)和dV/dt高(需要加强绝缘),导致电动机特殊。如何在三电平技术的基础上提高逆变器额定输出电压到6kV是一个困扰开发三电平变频器技术人员多年的难题。在回顾现有解决方案基础上,介绍一个新方法定子绕组联线打开、两套公用直流母线的三电平逆变器串联方案。它保留了三电平变频的优点,克服了它的缺点。