应用混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略

传统磁轴承三电平调制策略在数字控制系统中存在控制延迟问题,影响电流纹波抑制效果。针对上述问题,提出一种基于混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略。基于混杂系统理论,建立混合逻辑动态模型,统一表征出驱动电路充电、放电和续流工作模态,实现三电平调制;结合模型预测控制理论,将所建立的混合逻辑动态模型作为预测模型,预测磁轴承的控制电流,实现对控制延迟的补偿,并将预测控制电流送入到代价函数中,得出驱动电路的最优控制信号;基于所提调制策略构建了磁轴承控制系统,并与传统调制策略进行对比。仿真结果表明:在轻载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)策略,电流纹波分别降低了49.90%和49.87%;在中载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略,电流纹波分别降低了49.99%和49.84%;在重载扰动工况下,所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略,电流纹波分别降低了50.08%和49.77%。在三电平调制机制的基础上,所提调制策略能够有效补偿一个采样周期的控制延迟,达到降低电流纹波的效果。

一种适用于分数电平MMC的改进分数电平调制策略

分数电平模块化多电平换流器(fractional level modular multilevel converter,FLMMC)可有效改善少子模块MMC的电压质量,但在现有分数电平调制(fractional level modulation,FLM)策略下存在开关损耗较高问题。为降低FLMMC的开关损耗,提出了一种包含子模块能量均衡环节和子模块分类投切环节的改进FLM策略。在能量均衡环节,常规子模块和分数电平子模块均参与每次电平变化时的排序与投切,以实现两种类型子模块之间的能量均衡;在分类投切环节,常规子模块和分数电平子模块根据电平是整数或分数分别进行排序与投切,以减少功率器件的开关次数。基于Matlab/Simulink的仿真结果及物理实验结果表明,所提改进FLM策略可显著降低FLMMC的开关损耗,并获得良好的电平倍增效果。

一种基于最近电平调制方式的MMC电压均衡改进方法

最近电平逼近是模块化多电平换流器的主要调制策略之一,在电平数较多的换流器中具有明显的优势。为保证均压效果,通常都需要实时采集各个子模块的电容电压进行排序,在实际工程中则需要大量的电压采集模块来实现。针对上述问题,提出了一种替换方法,即通过桥臂电流对各个子模块投入时间的积分量来进行排序,间接实现了电容电压排序的效果,这种方法可以有效的减少传感器的数量。同时,在提出的替换方法的基础上,引入子模块间允许的电压最大偏差,在系统输出特性允许范围的前提下,大大的降低了因排序而导致的IGBT开关频率。最后通过RT-LAB仿真平台搭建了21电平的的MMC仿真模型,对两种电压均衡方法下IGBT开关频率和子模块电容电压进行比较,仿真结果验证了所提方法的可行性及有效性。

模块化多电平换流器改进最近电平调制策略

针对传统最近电平调制策略(NLM)在模块化多电平换流器(MMC)中造成的直流侧电压波动和二倍频环流等问题,提出改进最近电平的调制策略.充分考虑子模块电容电压的波动,采用优化的电容电压均衡策略.由于每个桥臂中各子模块的电压近似相等,用子模块平均电压代替每个子模块电压,通过分析系统的二倍频环流产生机理,建立数学模型,根据数学模型提出改进最近电平调制策略的控制策略.针对子模块电压波动带来的影响,改进的策略采取反馈实际电容电压,消除了实际桥臂电压与参考电压间的误差,抑制了直流侧电压波动和二倍频环流.通过PSCAD/EMTDC软件对系统进行仿真,结果表明,在系统稳态和动态运行情况下,提出的改进策略均能够有效抑制直流电压波动和二倍频环流,系统输出电流的毛刺显著减小,具有较高的稳定性.

模块化多电平变换器最近电平调制研究

模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的调制方法直接影响其运行时的整体性能。最近电平调制(nearest level modulation,NLM)由于其多电平输出时开关频率低、易于工程实现等优点在中高压大功率场合得到广泛应用。文章针对传统NLM采用电容电压排序,根据电流方向选择相应子模块触发导通的电压均衡方法,在阶梯波形成过程中引入自变量的偏差值,调整近似函数,对发波过程的算法进行修正,使得输出电平数增加一倍,显著提高交流输出电压谐波特性;同时分析比较不同调制偏差量组合情况下的输出电压谐波水平,最后仿真验证了该方法的效果。

大功率MMC换流站最近电平调制策略研究

介绍了模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的基本拓扑结构和工作原理。针对脉冲宽度调制在大功率MMC换流站中应用的一些弊端,如开关频率过高,由于复杂性难以实现等,提出了最近电平调制策略在MMC中应用的实现方法,并对该种调制策略原理、输出电压基波和各次谐波进行了分析。在PSCAD/EMTDC仿真环境下,搭建了5电平和13电平MMC模型,对提出的最近电平逼近调制策略进行验证。对输出电压质量和各次谐波含量进行了分析,验证了该调制策略的有效性和适用于大功率MMC换流站场合。

一种新的多电平调制BICM Turbo均衡方法

Turbo均衡结合信道译码提高了性能,但是用到SISO均衡器和译码器,对于多电平调制情况复杂度太高,在复杂信道中应用受限。提出比特交织编码调制BICM,使用改进的MMSE-DFE实现Turbo均衡,大大降低复杂度,且具有结构简单、计算量小、可扩展性强、适合工程实现的特点,并通过仿真验证性能。

改进的最近电平调制策略在模块化多电平变换器中的应用

为了提高模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)在子模块数量较少时使用最近电平调制(nearest level modulation,NLM)的输出电压质量,以及上下桥臂电压的平衡,提出了一种改进的最近电平调制方法。与传统最近电平调制方法相比,改进的调制方法的优势在于能够将输出电压电平数从N+1增加到2 N+1,在不改变子模块电容平均电压的情况下,降低了输出电压的总谐波失真,并且减小了子模块电容电压的波动以及上下桥臂电压均值的差异。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的有效性。

一种模块化多电平的改进最近电平调制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)因其模块化设计易于扩展、开关频率低等特点,在中高压大功率系统中得到越来越多的应用;而最近电平调制(nearest level modulation,NLM)作为一种实时阶梯波调制方式,常用于上百个电平数的场合。首先对MMC的基本结构和最近电平调制的运行机理进行分析,推导出该调制策略所存在的固有缺陷;在此基础上,提出了改进的最近电平调制策略。通过引入调制波与阶梯波间偏差,有效避免了在电平数较低情况下电容电压波动、环流等问题。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了MMC仿真模型,对改进前后的最近电平调制策略进行了比较分析。仿真结果表明该改进调制策略可以提高系统的稳态运行特性,对子模块电容电压波动和环流产生抑制作用。

集中式多电平调制策略的状态机型脉冲分配器设计与实现

脉冲分配方式是实现如载波层叠调制、最近电平逼近调制等集中式多电平调制策略的主要难点。针对含冗余状态的模块组合型多电平变换器,提出一种应用于集中式调制策略的状态机型脉冲分配器设计与实现方法。该脉冲分配器致力于使电平化后的调制信号遍历状态机中的所有路径,从而各个模块的开关次数在各个电平等级都得到均匀的分配,实现了模块电容电压的自然平衡特性。同时,针对低频类调制策略无法自动遍历状态机的情形,该状态机具有状态强制切换功能,在最大限度维持模块开关频率低频特性的条件下,使其能够在合理的时间范围内遍历状态机。通过基于模块化多电平变换器平台的仿真与实验验证了状态机型脉冲分配器的有效性。

一种ANPC逆变系统七电平调制策略研究

多电平变换器能够实现更高电压和容量的要求,采用低压器件从而降低系统成本。因此,研究了一种有源中点钳位式(ANPC)五电平逆变系统,通过介绍ANPC五电平,重点分析悬浮电容稳压控制的基本原理,进而提出一种高压状态下的七电平控制策略,并通过MATLAB/SIMULINK对该控制策略进行仿真验证,最后搭建硬件平台验证了该七电平调制策略的可行性。

多电平调制数字微波通信中传播失真的分析和瞬断率计算

在数字微波通信方式中,频率选择性衰落引起的波形失真成为传输质量恶化的主要原因,但没有统一的评价方法。本文用波形系数这一新的参量,对各种数字调制方式的传播失真给出统一的评价方法,并且找出干涉衰落时传播参量与波形系数的关系,最后得出视距传播中各种数字调制方式的瞬断率近似式。

模块化多电平变流器改进最近电平调制策略的研究

针对传统的最近电平进行调制从而适合多电平、高电压的场合,但电平数偏少时输出波形质量会降低。对于传统调制方法存在的局限性,对最近电平调制进行了改进,在阶梯波产生时加入自变量的偏差量,调制波和阶梯波产生偏差,使系统输出电平数翻倍,降低总谐波失真THD值。最终在Matlab/Simulink中搭建MMC仿真模型,通过仿真结果对比加入不同偏差量时产生的输出谐波水平,得到最优偏差量,验证了该方法的正确性。

散弹噪声干扰下的多电平调制可见光通信系统

认为可见光通信系统中的散弹噪声对高电平的调制符号产生很大干扰,应当考虑调制电平之间的距离逐渐增加以提升系统性能。提出一种简单的设计准则,并通过数值结果验证了其几乎能达到最优方案的性能。数值结果显示,合理的电平设计将带来明显的性能提升。数值结果的比较发现照明需求将影响设计结果,这进一步说明了提出的简单设计准则的必要性。

一类三电平伪图腾柱无桥PFC变换器

针对传统二极管钳位型三电平整流器在单相电源前级功率校正(power factor correction,PFC)电路应用场景下全控开关器件数量多的问题,该文基于3种传统无桥PFC电路进行三电平电路拓扑设计,提出一类三电平伪图腾柱PFC电路(single-phase three-level pseudo totem-pole PFC circuit,STPT-PFC),该类三电平PFC具有双电感支路桥臂,两者相互配合工作为输入电流提供路径,在正负半周两电感支路桥臂工作于不同模态可有效降低分别流过两电感的电流;基于该类PFC的一个代表性电路,从工作电流路径过程、关键波形和调制脉冲分配等方面对其进行工作原理分析,并对其它电路进行电路特性总结,推导桥臂对地电压电平特性与开关脉冲分配的数学关系式。另外,该类STPT-PFC共有5种结构,结合该类STPT-PFC结构特点,提出统一区间判断条件的双层载波调制技术,该类STPT-PFC具有相同开关器件不同拓扑结构可采用同一调制方案的特点,便于该类调制技术移植。最后,基于STPT-PFC-I电路设计1台额定功率1 kW、直流输出电压400 V的实验样机,从稳态及动态两方面进行实验分析,实验结果验证所提出一类三电平伪图腾柱PFC电路的可行性和三电平统一双层调制方法的有效性。

基于构网型MMC的环流抑制与调制策略研究

针对虚拟同步发电机控制的模块化多电平换流器(MMC)参与一次调频时,传统环流抑制与调制策略无法有效抑制桥臂环流,导致输出电流总谐波畸变率(THD)高的问题,通过改进比例谐振控制器的控制方式以及引入桥臂环流修正的最近电平逼近调制(NLM)策略,提出一种联合环流抑制策略。在MATLAB/Simulink软件中进行仿真。结果表明:在电网频率未波动时,采用联合抑制策略的桥臂电流THD为2.79%,相比准比例谐振控制器(QPRC)的THD降低0.92%;在一次调频工况时,所提策略a相电流的THD为1.75%,比采用QPRC的THD降低1.03%。结果证明:构网型MMC在正常工况以及一次调频工况时,所提环流联合抑制策略能有效抑制桥臂环流,降低THD,提升电能质量。

模块化多电平换流器的混合PWM调制方法

给出适用于中压模块化多电平换流器的混合PWM调制方法,在不大幅增加开关损耗的前提下降低电压输出畸变,同时实现子模块电压平衡控制。通过取整函数和方向判断函数得到阶梯波,经4状态的状态机安排子模块参与投切,并控制处于1个预投入或预切除状态的子模块发出PWM波,可以在换流器交流侧得到多电平PWM电压输出。通过仿真计算表明,给出的方法可以实现中压模块化多电平换流器的PWM调制,换流器开关频率低于传统PWM调制,输出电压畸变低于NLV调制。

基于SOA互增益调制双折射效应的全光2-4电平编码转换

提出了一种利用半导体光放大器(SOA)的互增益调制(XGM)的双折射效应实现全光2-4电平编码转换的方法。两路2-电平强度调制光信号正交偏振合波后,沿SOA的主轴进入,利用SOA的偏振调制实现被调制信号光的偏振调制,通过检偏输出4-电平强度调制光,从而实现2-4电平调制的编码转换。

基于半桥子模块构成的模块化多电平变换器研究

模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)适用于中高压应用场合,具备损耗小、传输效率高、开关频率低、开关损耗低、输出谐波少等优点。研究以半桥子模块构成的MMC的工作原理以及其调制策略,并以MATLAB/simlink仿真软件为平台搭建仿真模型,仿真结果表明,最近电平逼近调制策略能够实现MMC输出谐波含量低的电压。

模块化多电平换流器调制策略对比

对比采用不同调制策略时模块化多电平换流器输出波形的特性。模块化多电平换流器的调制策略,根据是否需要对子模块电容电压排序,可分为计算投入子模块个数调制策略和载波相移调制策略2类。在同一电平数下,采用不同调制策略会对模块化多电平换流器输出波形的各次谐波分布和谐波畸变率产生明显影响。当电平数升高时,不同调制策略对谐波畸变率的减少量也不同。