级联型多电平变流器新型载波相移SPWM研究

将单极性正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)引入到级联型多电平变流器中,提出一种新型载波相移SPWM策略。该策略较传统的载波相移SPWM可以节省一半的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)脉冲发生器,对级联型多电平逆变器的数字化实现有重要的理论和实用价值。给出新型载波相移SPWM的2种调制方式,分别推导频域调制模型,并对其谐波特性进行分析、比较和仿真验证。仿真结果表明,对于单相系统,2种方式基本相当;对于三相系统,方式二的谐波特性更好。分析新型载波相移SPWM技术的热稳定性问题,并给出其解决办法。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。

一种新型的载波相移SPWM电流型电力有源滤波器

基于载波组合相移技术的电流型电力有源滤波器 ,在较低的开关频率下实现了等效的高频载波效果。文章通过仿真和实验 。

基于载波相移SPWM技术的电流型有源电力滤波器的研究

组合变流器载波相移SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机组合。它具有等效开关频率高,开关损耗小,动态响应好,传输频带宽等优点。该文在电压型组合变流器相移SPWM技术研究的基础上,对电流型组合变流器相移SPWM技术进行了探讨。并从二逻辑SPWM技术出发分析了三逻辑SPWM技术和电流型组合变流器相移SPWM技术的数学关系。在此基础上,提出一种基于载波组合相移技术的电流型有源电力滤波器,在较低的开关频率下实现了等效的高频载波效果。通过仿真和实验验证了这种技术在有源电力滤波器中的应用的实用性和可行性。

载波相移SPWM技术传输带宽的研究

电力开关变换器的传输带宽直接影响变换器本身的性能,在某些对信号传输性能有特殊要求的应用场合(如有源电力滤波器中)甚至起着关键作用。载波相移正弦脉宽调制(SPWM)技术是一种适用于大功率电力开关变换装置的高性能的开关调制策略,在有源电力滤波器中有良好的应用前景。文中根据载波相移SPWM技术输入、输出的频域数学关系,得到了其传输带宽的确定办法。仿真和实验结果表明,这种办法所确定的传输带宽是准确、有效的。

新型多重载波无死区SPWM

传统正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)加入死区后会产生逆变器输出电压能力下降、出现相位偏差和电流波形畸变等问题。为了改善逆变器交流侧电流输出波形,解决传统SPWM加入死区后出现的问题,提出一种新型多重载波无死区SPWM调制方法,该方法对调制波采用多重载波调制,产生多路驱动信号,并把电流矢量变换到dq轴进行滤波,根据滤波后电流的方向,采用简单的逻辑运算确定开关管的驱动信号,实现无死区效应的调制方法。该调制方法解决了传统SPWM+死区方法中死区效应导致波形畸变的问题,从根本上解决了死区问题,逆变交流侧输出波形不畸变,正弦度良好。通过理论分析和实验验证该方法的正确性。

基于载波相移SPWM的级联型多电平变流器及应用

文中提出的基于载波相移(CPS-SPWM)技术的级联型变流器同时具有CPS-SPWM技术与多电平交流技术的优点,因而有良好的工程应用前景。在并联有源电力滤波器的应用系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势得到了充分的发挥;而CPS-SPWM技术良好的谐波传输特性也得到了良好的利用。

多电平逆变器载波相移SPWM与移相空间矢量控制策略的研究

载波相移SPWM调制法目前是级联型逆变器的主流调制方法,其等效载波频率高,谐波特性好,功率单元之间输出功率平衡。而移相空间矢量调制法基于传统的两电平空间矢量调制法,并采用载波移相的思想,因此兼有空间矢量法和载波相移SPWM法的优势,谐波特性好,电压利用率高,且控制方法简单便于数字实现,可与矢量控制和直接转矩控制等各种现代方法相结合应用于电机的变频调速系统中。本文以三级级联型逆变器为例对载波相移SPWM调制法和移相空间矢量调制法分别进行了研究,通过仿真对比,总结出移相空间矢量调制法与载波相移SPWM调制法的异同和所具有的优势。

基于级联STATCOM的CPS-SPWM脉冲相移技术

载波移相SPWM(CPS-SPWM)技术作为级联H桥静止无功补偿器(STATCOM)最常用的调制方法,对级联H桥STATCOM输出电压精度、实时性等性能有着重要的影响。通过分析对比CPS-SPWM技术的三种脉冲生成方法—自然采样法、对称规则采样法以及不对称规则采样法,提出基于不对称规则采样的CPS-SPWM脉冲相移技术,以解决传统CPS-SPWM技术在级联H桥数较多时DSP控制复杂、FPGA硬件资源不足等问题。与传统CPS-SPWM技术的仿真对比表明,当级联H桥数目较多时,所设计方法能够在保证STATCOM输出特性的基础上,有效减少硬件资源,简化了电路设计,更便于工程应用。

基于FPGA的载波相移级联H桥多电平变流器

大功率电力电子变流装置得到了越来越深入的研究,在大容量电机驱动、交直流电力传输等场合的应用范围也越来越广泛。在大功率电力电子变流装置的实现上,一个重要的问题就是大功率器件的工作频率较低,无法应用PWM技术等优秀的调制技术。提出基于FPGA的多路PWM波形发生器,介绍其原理与设计,并应用于级联型多电平变频器控制系统,最后通过仿真和实验验证了对基于载波相移技术的级联多电平变流器数字控制的可行性;通过输出波形频谱分析,验证了载波相移SPWM是通过低频谐波的相互抵消来提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移。

高压变流器同步相移SPWM技术的仿真研究

级联型变流器是目前中高压大容量变流器的研究热点之一,载波相移SPWM技术是级联型变流器普遍采用的方法;该文在载波相移SPWM技术的基础上提出了一种同步相移SPWM技术并进行了仿真分析。同步相移SPWM技术在不降低系统性能的前提下,大大简化了计算,在中高压级联型变流器的实际应用系统中,具有非常明显的优势。

基于载波相移THI-PWM技术的多电平逆变器研究

针对传统的电压型多电平逆变器直流电压利用率低的问题,在对载波相移SPWM调制技术进行数学分析的基础上,将三次谐波注入(Third Harmonic Injection,THI)的思想引入到载波相移技术中,提出了一种适用于多电平逆变器的载波相移THI-PWM调制技术,使得系统的波形系数从1.732上升到2,直流电压利用率提升15%左右。在Matlab/Simulink中搭建了三相五电平逆变器模型进行仿真验证,结果证明了该方法理论的正确性和可行性。

新型模块化多电平变换器的PWM控制

新型模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)通过子模块电压叠加输出高电压,输出电压谐波含量少,且无需额外的滤波器和变压器,十分适用于轻型直流输电系统中。由于MMC各桥臂级联多个子模块,各子模块中通过对直流储能电容器的双向PWM斩波输出需要的电压,这就需要对各子模块电容电压进行平衡控制。基于MMC的工作原理,提出了一种经过优化的载波移相SPWM调制策略和子模块电容电压平衡控制策略。通过PCAD/EMTDC仿真软件对所提出的控制策略进行了验证,证明了该策略的可行性和有效性。

基于DSP的单相桥式级联逆变器SPWM的研究

级联型多电平逆变器拓扑及其控制策略的研究和实现是当前高压大功率电能变换器实现的重要环节。文章介绍了2H桥级联五电平逆变器的主电路,采用了载波相移PWM法对其控制,分析了电路的工作原理和控制规则,推导出了输出电压的解析表达式;采用TI公司DSP芯片TMS320F2812控制器设计实现了控制电路。对2H桥级联型五电平逆变器的输出电压波形和频谱的实验分析结果验证了理论分析的正确性,证明了控制方法的正确性和DSP实现载波移相技术的便捷性。

CPS-SPWM技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法

CPS-SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机结合。该技术能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移,因而具有良好的谐波特性。具有独立电源的级联H桥多电平变流器具有每个H桥单元结构相同、所用元器件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点,因而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。重点提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景。

SPWM调制方法对比分析

对比分析了三种正弦波脉宽调制(SPWM)控制方法,指出各自的优缺点及应用,给出了一些数学模型,并对基于载波相移的 SPWM(CPS-SPWM)技术进行了较为详尽的分析。

一种新型的三相电流型多电平整流器

传统的多电平技术研究主要集中在电压型变流器,对电流型多电平的研究还不多,对电流型多电平整流器的研究更为少见。将对偶思想应用于电压型多电平的调控策略对偶到电流型多电平,并采用模块并联和载波相移技术,提出并实现了以三相电流型7电平整流器为代表的全新的三相电流型多电平整流器。着重分析了其工作原理和调制策略,在搭建DSP+CPLD数字平台的基础上实现了三逻辑载波相移SPWM信号的全数字化以及多路PWM驱动信号的产生,最终通过建立样机验证了控制策略和调制方法运用于电流型多电平整流器的正确性和可行性。

大容量并网系统中新型组合七电平逆变器的研究

为了解决新能源大容量并网接口电路中多电平逆变器使用的器件多、电路结构复杂的问题,笔者构建了一种简化的新型组合七电平逆变器拓扑,同时设计了适于该拓扑的四载波交错SPWM调制策略及四载波层叠调制策略。通过MATLAB/Simulink软件对新型组合七电平逆变器进行了仿真,并与传统的二极管钳位式七电平逆变器在相同的仿真条件下作了对比分析,其结果:前者基波电压幅值为240.8 V,后者基波电压幅值为160.3 V;两种电路拓扑的输出电压谐波畸变率(THD)分别为23.71%和23.64%,两者的谐波分布情况基本一致。由此验证了该简化拓扑及调制策略的可行性与有效性。

CPS-SPWM级联型多电平变流器

基于载波相移(CPS-SPWM)技术的级联型变流器同时具有CPS-SPWM技术与多电平变流技术的优点,因而有广泛的工程应用前景。在并联有源电力滤波器的应用系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势得到了充分的发挥;而CPS-SPWM技术良好的谐波传输特性也得到了良好的利用。

基于载波移相技术的SVG控制策略研究

H桥级联拓扑结构SVG及其控制策略的研究是当前无功补偿装置研究的重要方向。介绍了级联H桥五电平SVG的控制方式以及载波相移调制技术在SVG中的实际应用。通过Matlab/Simulink仿真工具对2个H桥级联型系统的输出电压波形以及补偿前后系统的电压/电流波形进性比较。实验分析结果证明了控制方法的正确性和载波移相技术在SVG控制中的可行性。

级联H桥五电平变流器工况分析与验证

以单相两功率单元级联为例,阐述了级联H桥五电平变流器的拓扑结构和载波相移SPWM(CPS-SPWM)调制策略。从该变流器的运行工况着手,给出了这种变流器在CPS-SPWM调制方法下的工作原理,并从数学角度推导了变流器开关切换、输出电压、电流流向以及均衡电压等情况,理论推导表明CPS-SPWM调制方法应用在级联多电平逆变器上的可行性、可靠性和控制的简易性,为实现调制方法的优化和拓扑结构的改进提供了理论基础。同时对五电平变流器的运行工况进行了详尽的分析,推导出了五电平变流器的数学模型,并进行了仿真和实验验证。基于DSP与FPGA,研制了多路PWM脉冲发生器,既简化了电路的设计,提高了系统的可靠性,又可保证整个系统功率元件驱动信号的同步。实验结果表明,这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,运行工况稳定,在高压、大功率场合有一定的工程应用前景。