三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究

建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发小矢量的方法。用MATLAB/Simulink仿真研究了中点电压平衡控制的效果,并用MOSFET搭建了三电平逆变器实验电路模型,对中点电压平衡控制效果进行了验证。实验结果证明了基于合成空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性。

改进L-M法的箝位型逆变器SHEPWM求解方法

针对Newton-Raphson(N-R)法求解二极管箝位型(NPC)逆变器选择性谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的非线性方程组时存在初始值选取困难的问题,提出了一种改进Levenberg-Marquardt(L-M)法。改进L-M法通过在求逆矩阵中引入阻尼因子,克服了N-R法Jacobi矩阵不可逆或病态的不足;通过自适应调整松弛参数以降低迭代初始值的选取难度,并减少了矩阵求逆次数和计算量。以调制度m=0.85时9个开关角的NPC逆变器SHEPWM为例,随机选取6组初始值,通过合理选取阻尼因子和在线自适应调节松弛参数,得到了满足要求的6组数值解;并验证了改进L-M法的收敛域明显宽于N-R法;分析了6组初始值在m∈[0.7,1.15]的解轨迹及其谐波特性的差异,为实际应用优化选择提供了依据。最后,通过单相实验验证了新方法所得解的正确性。

中性点箝位型逆变器直流侧电容故障诊断方法

由于中性点箝位(NPC)型三电平逆变器直流侧(DC-Link)电容参数性故障存在过程缓慢和电气特征量变化微小的特点,导致状态监测不准确,并造成故障诊断准确率低的问题,提出一种时域-频域特征融合和改进相关向量机(RVM)的故障诊断方法。以NPC型三电平逆变器为研究对象,首先通过时域和频域方法分析输出线电压故障信号,并构建其复合故障特征向量;然后用融合特征向量训练和测试改进RVM(RVM-AdaBoost)模型,实现对NPC型三电平逆变器DC-Link电容参数性故障诊断的研究。最后对比实验结果表明:所提出的融合特征提取和RVM-AdaBoost的逆变器参数性故障诊断模型的优势,各项预测评价指标结果相对较好,能够较为准确地监测逆变器直流侧电容的状态。

基于电流预测控制的二极管箝位拓扑可变型并网逆变器

为实现可再生能源并网发电系统在发电范围、全范围内的工作效率及并网电能质量的同时优化,提出基于二极管箝位逆变器的可变拓扑结构,根据发电源输出电压、功率的不同使其分别工作在级联结构和并联结构,以拓宽发电范围和提高工作效率。进一步将网侧电流预测控制引入到该系统中,以实现全发电范围内的电流高性能闭环控制。详细的实验结果证明了所提出新型并网逆变器及其控制策略的正确性和可行性。

二极管箝位型三电平逆变器控制系统研究

该文对二极管箝位型三电平逆变器的控制系统进行研究。为了对输出电压的波形进行控制,该文建立了三电平逆变器的数学模型,使用输出电压瞬时值控制系统来获得高质量的输出电压波形。中点平衡问题是三电平逆变器的一个固有问题,该文对此进行了深入探讨,并提出了一种基于各相桥臂输出电流方向和中点波动方向检测的中点平衡控制方法。实验结果验证了控制方案的正确性和可行性。

低调制度下二极管箝位型多电平逆变器新型PWM控制方法

二极管箝位型多电平逆变器作为一种应用于高压大功率变换场合的变换器,其PWM控制技术是研究的核心内容之一。本文针对已有载波PWM方法中低调制度下电平退化的问题,提出了一种新颖的载波PWM方法,既便是在低调制度下,所有的电平都能够得到应用。仿真结果表明,这种方法可以提高二极管箝位型逆变器在低调制度下的器件利用率,使得逆变器在低调制度下工作于较高频率。

中性点箝位型三电平单相逆变器中性点电位平衡控制方法

单相NPC逆变器可以利用现有耐压水平的开关器件实现输出谐波少、电磁干扰弱、共模电压低的高压大容量变频器,正在越来越多的应用于轨道交通等大功率驱动场合。针对单相NPC逆变器的中性点电位平衡控制问题,该文提出了通过在常规多电平载波调制的基础上利用开关冗余状态来调节电容充放电电流,控制中性点电位的控制方法。算法简单,容易实现,该方法的有效性得到了仿真结果的验证。

基于电荷刷新的二极管箝位型多电平逆变器电容电压均衡控制

提出了一种新颖的二极管箝位型多电平逆变器电容电压均衡控制方法:通过一个均衡电容在一个采样周期内与箝位电容的轮换并联,将电压较高的电容上的电荷,注入到电压较低的电容上,实现电荷的动态刷新,保证各箝位电容电压的基本平衡。该方法所需的硬件电路简单,不增加调制算法的复杂性,且对任意电平具有通用性。不同负载状态下的仿真研究结果证明了该方法的有效性。

NPC型三电平逆变器SVPWM控制方法及中点电位平衡研究

二极管箝位型(NPC)三电平逆变器在中、高压大容量功率变换装置中的需求越来越迫切,目前已成为研究的热点。讨论利用功率开关所生成的不同电压矢量优化合成旋转参考空间电压矢量及各矢量作用时间分配的方案,实现SVPWM控制策略驱动逆变器;讨论实时改变控制负小矢量作用时间的系数以平衡直流侧母线中点电位的问题。仿真结果验证了NPC三电平逆变器SVPWM控制策略的正确性及中点电位平衡控制的有效性。

基于混合载波调制的三电平ANPC逆变器开路故障容错控制策略

与二极管中点箝位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器相比,有源中点箝位型(active NPC,ANPC)逆变器具有零电平下的冗余开关状态,增加控制自由度和容错运行能力。为进一步提高三电平ANPC逆变器的可靠性,提出一种基于混合载波调制技术的容错控制方法,通过改变参考调制信号和载波信号,可以实现单个和多个功率器件开路故障下的多模式容错运行,采用改进的零序电压注入法,维持正常和容错运行模式下直流侧电容电压的平衡,并抑制中点电位的低频脉动。所提方法不需要增加额外的功率器件和传感器,可以提高三电平ANPC逆变器的可靠性和输出性能。仿真和实验结果验证所提容错控制策略的可行性和有效性。

萤火虫算法在三电平NPC逆变器中的应用

针对特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)策略工作过程中准确求解开关角度难度较大的问题,利用萤火虫算法(FA)对SHEPWM策略的非线性方程组进行求解。同时,针对传统FA收敛速度慢、易陷入局部最优解的问题,通过加入惯性权重和高斯扰动策略,分别对FA中的个体位置更新和最优个体更新操作进行改进。利用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,改进的FA能够更有效地降低输出电压的谐波畸变率,且具有更快的收敛速度以及更好的收敛精度。通过输出电压波形及其频谱分析,进一步验证了改进的FA的有效性。此外,改进的FA也可用于解决其他应用领域中的寻优求解问题。

一种用于三电平逆变器的双模式过调制策略

为了提高直流母线电压利用率及实现线性调制到过调制最大输出(六阶梯波)的平滑过渡,研究了一种快速计算过调制中控制角的双模式过调制算法,该算法简单、有效,程序执行时间短,能够使系统的调制范围由线性调制区的最大范围(SVPWM)0～90.7%扩展到0～100%,并搭建中点箝位型三电平逆变器实验平台,对该双模式控制策略下的有效性进行了验证。实验结果表明,输出电压明显提高,可以满足多数高转矩输出或较低电压场合的需求,该策略具有实用性的参考价值。

三电平逆变器死区补偿策略研究

分析了二极管箝位型三电平逆变器死区效应及其电路工作原理,提出了一种适用于基于双层载波调制的二极管箝位型三电平逆变器的死区补偿方法。该方法通过在不同的电流流通路径合理调整触发脉冲的死区时间,实现了电平转换不受死区时间的影响,即避免或者减小了死区效应。仿真结果表明,与普通的死区补偿方法相比,该方法降低了5次、7次谐波含量和总谐波畸变率,提高了电流有效值,具有更好的补偿效果。

消除偶次谐波的三电平NPC逆变器调制方法

针对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的矢量选取方案使得二极管箝位型(NPC)三电平逆变器输出电压产生偶次谐波的缺陷,提出了一种能消除偶次谐波的改进型矢量选取方案。该方案在分析传统SVPWM产生偶次谐波机理的基础上,通过改进SVPWM中各矢量的作用顺序,使得逆变器输出电压半波奇对称,从而达到消除偶次谐波、抑制中点电压漂移的目的。同时,为避免进行复杂的三角运算,采用了基于60°坐标系的SVPWM方法以利于实时控制。仿真证明了上述方案的有效性。

T型三电平与二极管箝位型三电平导通损耗的对比

电力电子技术自20世纪50年代产生以来,经过大约半个世纪的发展,电力电子装置已经应用到了生产和生活的各个领域之中,近年来T型三电平在高压大容量电力电子系统中得到了广泛的应用。分析了T型三电平逆变器的结构和工作原理,并在此基础上通过进一步对二极管箝位型三电平逆变器,传统T型结构的导通损耗进行了分析和对比,最后推导出两者导通损耗的计算公式,计算二者在不同条件下的导通损耗,总结出两种结构的导通损耗的特点。

基于空间电压矢量控制三电平逆变器系统仿真

根据基于空间矢量控制技术的三电平逆变器的基本原理与控制方法的分析,设计了空间矢量控制算法,并通过Matlab仿真验证了其可行性。

降阶原理在光伏NPC型逆变微网中的应用研究

二极管钳位型(NPC)多电平逆变器能将直流电源高效转化成谐波良好的交流电能,并输入电网设备中。但是,采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法存在扇区判断复杂,系统响应慢等问题,尤其是在高电平数的逆变器中。基于降阶原理的NPC多电平逆变器能将高电平逆变策略降阶成低电平逆变器的简单调制,避开SVPWM策略在高电平逆变器中计算复杂、不利于软件实现等缺陷。Matlab仿真平台在三相离网/并网光伏发电系统上搭建NPC三电平逆变器,对此策略进行实验验证。

高速列车三电平牵引逆变器多模式PWM调制方法研究

针对中点箝位式三电平牵引逆变器,重点研究了其多模式PWM调制中的同步调制阶段,给出一种可以实时计算开关角的中间60°同步调制方法。对于不同载波比条件,分析了中间60°同步调制的原理,得出了调制波基波幅值指令与开关角的解析关系式,并探讨了多模式下不同调制模式的切换条件。利用该方法建立了三电平逆变器-异步电机驱动系统仿真模型,对异步调制、5分频同步调制、3分频同步调制及方波工况进行了仿真。仿真结果表明,该方法下三电平逆变器输出波形对称性良好,在载波比较低时能够保证输出电压基波幅值满足要求,并可实现不同调制模式的平滑切换。

三电平逆变器改进虚拟空间矢量调制方法

为了平衡中点箝位型(NPC)三电平逆变器的直流侧中点电位,虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法得到了广泛的应用。但在高调制比下,现有优化VSVPWM方法对中点电位控制效果不佳且设计复杂。针对上述问题基于重新构建虚拟矢量提出了改进VSVPWM方法。所提方法不仅实现了高调制比下的中点电位精确控制,还实现了每个大扇区内的矢量序列统一。通过仿真实验,对所提调制方法与现有优化方法进行比较。此外,将重构的虚拟矢量推广至使用传统矢量区域划分的五分区VSVPWM方法。理论分析和仿真结果均验证了所提方法的有效性和优越性。

ANPC五电平逆变器悬浮电容延迟补偿控制方法

有源中点箝位型(ANPC)五电平逆变器相比于三电平逆变器在电压等级和转换效率上有突出优势,得到了广泛研究与应用。针对ANPC五电平逆变器中悬浮电容电压由采样延迟引起波动较大的问题,提出了一种延迟补偿的悬浮电容电压控制方法。首先分析了悬浮电容电压在采样延迟影响下波动较大的原因,针对采样延迟导致悬浮电容电压采样不准确的问题,利用上一时刻悬浮电容电压的控制状态,对当前时刻的悬浮电容采样电压进行补偿,从而得到当前时刻悬浮电容真实电压,进而实现对悬浮电容的精确控制。最后通过实验对所提悬浮电容电压的延迟补偿控制方法进行了验证,实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。