交流传动系统的混合型逆变器控制技术研究

混合型逆变器由大容量低开关频率和小容量高开关频率的两个逆变模块并联组成。本文以混合型逆变器驱动的三相感应电机调速系统为对象,建立了混合型逆变器在同步坐标系下的数学模型,并与电机矢量控制相结合,研究了混合型逆变器的电流跟踪控制策略。仿真和实验结果表明,从逆变器实现了对部分负载电流、主逆变器产生的谐波电流和逆变器间零序环流的有效跟踪控制,使得混合型逆变器的容量得到灵活配置,电机侧谐波电流含量大大降低,而且传动系统具有较好的动态控制性能。

直流侧独立供电的混合型逆变器控制策略

直流侧独立供电是抑制混合型逆变器零序环流的有效方法。以混合型逆变器供电的交流传动系统为对象,在分析主从逆变器和电机负载之间能量交换关系的基础上,提出一种直流电容稳压控制策略,并结合主从式控制结构和异步电机矢量控制策略,建立旋转坐标系下的混合型逆变器主从式矢量控制系统。仿真和实验结果表明:通过在主逆变器电流控制环节增加与电容波动电压相关的有功电流参考量,能有效实现电容电压的稳定控制,同时在电容电压稳定的前提下,从逆变器可以动态补偿主逆变器产生的主要谐波电流,使得电机电流总畸变率低于5%。

混合型逆变器控制系统中零序电流的研究

针对传统大功率逆变器所存在的问题,对混合型逆变器控制系统进行了介绍。系统采用了逆变器并联的形式以减少流入电机的谐波电流,但是在混合型逆变器控制系统中存在的零序电流会增加逆变器损耗。针对系统中存在的零序电流,推导了零序电流的数学模型,并分析了零序电流的产生原因,最终采用一种基于零轴电流反馈控制的控制方法。该方法算法简单,不需要改变电路的拓扑结构,适用于传统的正弦脉宽调制控制策略。利用MATLAB/Simulink软件搭建了混合型逆变器控制系统模型,并对其零序电流的控制进行了仿真验证。结果表明该方法对零序电流有明显抑制作用。

基于混合型逆变器控制的船舶电力系统谐波抑制研究

船舶电力系统结构简单容量小,所带的非线性负载复杂,电网中谐波含量较高,对电网和设备带来了危害。以降低谐波为目标,本文采用了一种混合型逆变器控制系统。通过独立地对大功率低开关频率逆变器与小功率高开关频率逆变器进行载波调制,实现了交流驱动与谐波抑制。分析了系统的数学模型,介绍了控制策略。在Matlab软件中搭建了混合型逆变器控制系统的仿真模型,并与传统型逆变器控制系统进行了对比。仿真结果表明:混合型逆变器能够有效减少特征谐波和高次谐波,在船舶电力系统中有良好的应用前景。

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于:较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。

混合型多电平逆变器电路设计研究

本文根据混合型多电平逆变器电路结构实现方式的不同，将其分为混合电平式逆变器和混合单元式逆变器，并分析了这两类逆变器电路拓扑结构的特点。对其高压单元功率器件电压应力较高、低压单元存在电流倒灌现象等问题进行了深入研究，得出了消除上述问题的电路结构设计方法，仿真实验证明该方法的有效性。

混合型多电平逆变器电路设计研究

混合型多电平逆变器是最近发展起来的一种多电平改进模式。本文根据混合型多电平逆变器电路结构实现方式的不同,将其分为混合电平式逆变器和混合单元式逆变器,分析了这两类逆变器电路拓扑结构的特点,提出了一种可有效克服高压单元功率器件电压应力、消除低压单元电流倒灌问题的设计方法。仿真实验证明了该方法是有效性。