直流电压不均衡的级联H桥多电平变频器载波移相PWM调制策略的设计

对于级联H桥多电平变频器,单元独立直流电源的参数差异及故障等多种因素均会导致各单元的直流电压不均衡。单元直流电压不均衡时,传统载波移相(PSC)PWM调制策略无法消除电压的低频边带谐波,导致变频器输出的电能质量明显降低。对单元载波相位、直流电压与变频器输出电压谐波的关系进行了研究,提出了按照单元直流电压调整单元载波相位的策略。该调制策略能够消除变频器输出电压的低频边带谐波,提高电能质量,增强变频器的容错能力。仿真与样机实验结果验证了所提出的调制策略的效果。

一种级联H桥多电平变频器改进型载波移相PWM调制策略

级联H桥多电平变频器已经广泛应用于光伏发电、电机调速等领域,但由于各单元独立直流电源参数差异,导致各单元直流电压不均衡。在单元直流电压不均衡时,传统载波移相PWM调制策略存在输出电压低频边带谐波无法消除的问题,从而影响输出电能质量。对传统载波移相PWM调制策略下变频器输出电压进行了傅里叶分析,研究了一种可变移相角的改进型载波移相PWM调制策略,根据不同工况实时改变移相角,从而消除输出电压的低频边带谐波,有效提高输出电能质量。最后,通过样机实验验证了改进型调制策略的有效性。

H桥级联型多电平高压变频器的断路故障分析

H桥级联型多电平高压变频器具有良好的技术发展前景。介绍了它的工作原理,从理论上分析了在两种工况下出现断路故障后变频器的运行状态,最后利用PSIM软件仿真验证了理论分析的正确性。从而为采取相应的保护措施提供了可能性,对于高压变频器的产品研发也具有一定的指导意义。

模块化多电平变换器与级联H桥变换器在中高压变频器应用中的对比研究

级联H桥型变换器CHB(cascaded H-Bridge)由于其笨重、复杂的多绕组移相变压器,限制了其向更高电压/功率等级电机驱动中应用。而模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的拓扑结构相比CHB可省去其笨重、复杂的移相变压器,因而更希望能够采用MMC来实现更紧凑、更灵活的电机驱动解决方案。但需要指出,MMC与CHB实际上存在很多不同之处,至今还没有文献对这两种拓扑各方面性能进行过系统的比较。为此,文中首次详细对比了MMC与CHB在电路结构、工作原理、元件数量、PWM调制方法、谐波性能等方面的优缺点,并探讨了MMC在电机驱动应用中需要面对的电容电压平衡问题、环流问题、启动预充电问题、以及低频运行时的电容电压波动等问题,并给出了相应的解决方法与一些基本的实验验证,旨在为模块化多电平换流器在电机驱动应用中的推广提供一点抛砖引玉的作用。

三点式H桥单元级联多电平高压变频器技术

介绍了为高压风机水泵类负载开发的1.2MVA／6kV变频器及其性能参数、三点式单相变频功率模块单元、机组冷却技术、可拓展的开放式结构设计、控制和保护技术以及操作与显示界面等。

一种级联H桥多电平逆变器故障诊断方法

为了诊断级联H桥多电平逆变器的开关管开路故障,提出一种基于载波层叠调制(LSPWM)技术的故障诊断方法,直接对H桥输出电压、负载电流和驱动信号的输出特性曲线进行分析。当部分驱动信号断开后,相应的电流和电压出现部分缺失和波动,从而推出故障情况下三者之间的对应关系。依据调制波和负载电流的方向,将系统运行分为4种工作模式,并在特定模式下诊断故障。对故障情况下负载电流过零处的特性曲线进行分析,用以识别H桥中对角开关故障。与现有方法相比,该方法扩展基于LSPWM下的故障范围为双管故障,诊断逻辑易于理解且不需要添加额外的硬件电路。通过仿真证明了所提故障诊断方法的正确性和有效性。

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。

基于矩形区域分类的NPC型H桥级联五电平逆变器简化模型预测电压控制

为进一步提高中点电压钳制(neutral point clamped,NPC)H桥级联五电平逆变器的动态响应、降低控制器计算负担的同时确保装置低损耗运行,文中在电压矢量矩形区域分类的基础上,提出一种以满足动态响应和降低开关损耗为目标的两级优化模型预测电压控制策略。首先根据逆变器数学模型和期望电流进行目标电压矢量计算、修正,接着基于矩形区域分类对目标电压矢量进行定位;并以定位后的候选矢量为基础,设计了两级优化目标函数以输出满足要求的最优矢量。仿真和实验结果验证了该方法的有效性,与空间矢量脉宽调制以及传统模型预测电流、电压控制策略相比,该文所研究的两级优化模型预测电压控制策略,在确保逆变器动态响应的前提下既能降低控制器计算负担,还能有效减少器件开关损耗。

三单元不对称级联H桥调制策略及推广

3:1:1型不对称级联H桥多电平逆变器输出电压谐波性能优异,但是在传统的调制策略下,存在高低压单元间电流倒灌问题,且传统调制策略仅仅适用于3:1:1型不对称级联H桥,不能推广应用。该文基于部分区间上高低压单元控制信号互补和移相载波调制策略提出了一种改进型混合频率载波调制策略。该文提出的调制策略不仅解决了传统调制策略下存在的高低压单元间的电流倒灌问题,而且可推广至n:1:1…型多电平逆变器的调制策略,同时给出各级联单元开关管控制信号的通用表达式,且可以实现所有低压单元间的功率均衡。仿真与实验结果证明了该调制策略的可行性,正确性与易推广性。

串联H桥多电平变频器中的功率平衡方法

在串联H桥多电平调速系统中 ,为使一相中各串联H桥单元输出功率平衡 ,需要对其相应的脉冲循环控制进行研究。传统的等控制周期循环法虽能达到此目的 ,但功率器件开关动作次数多 ,损耗大。本文提出的错位等周期循环法 ,在大多数输出电压范围内 ,功率器件开关动作次数减少一半 ,可大幅度降低开关损耗 ,提高系统效率。

基于H桥单元串联式多电平高压变频器在矿井提升机中的应用

针对某煤矿的主井提升机系统采用电动机转子串电阻调速方式存在运行损耗大的缺点,文章提出了一种对提升机电控系统进行H桥功率单元串联式多电平高压变频改造的方案,详细介绍了提升机PLC工艺控制系统的结构、主要技术特点以及变频传动系统实现的基本原理。实际应用表明,经改造后的矿井提升机高压变频系统运行稳定,完全达到了设计要求。

级联H桥型高压变频器中脉冲编解码技术研究

级联H桥型高压变频器在轧钢、冶金、矿井提升、机车牵引以及电力系统有源滤波和无功功率补偿等场合都得到了广泛的应用。在6 k V及以上的工业应用场合,采用级联H桥型技术方案构成的变频器在成本、可靠性、电压谐波质量等方面具有相当的竞争性。在级联H桥型变频器中,各H桥单元的电压处于浮动状态,出于高压隔离的目的,一般采用光纤传输驱动脉冲信号。由于变频器中H桥单元个数众多,驱动脉冲数量庞大,为减少光纤使用数量,降低系统成本,提高系统可靠性,采用一条光纤信号进行脉冲传输成为一种可行的技术方案。分析了对脉冲信号进行编解码的技术方案,并将其成功应用于一台6 k V,600 k W高压变频器中,实验结果验证了所提的脉冲编解码方案的正确性与可行性。

H桥级联式多电平高压变频器的仿真研究

鉴于普通高压变频器存在着输出电压稳定性低,效率低,波形的谐波含量高等缺点,本文利用MATLAB/Simulink软件搭建了H桥级联式多电平高压变频器,并对其进行了仿真研究,通过结果分析验证了H桥级联式多电平高压变频器具有输出的相电压的阶梯数目较多,波形近似为正弦波,电压变化率比较小,稳定性较高、效率较高等优点。

三电平H桥级联高压变频器在煤矿通风机上的应用

变频调速技术具有节能、高效等诸多优点,煤矿风机变频调速技术的应用适用于煤矿工作环境。本文主要是介绍一种新型三电平H桥级联高压变频器技术的原理和特点,进而阐述其应用以及发展前景。

三电平多相H桥变频器支撑电容电流抑制方法

目前对支撑电容电流抑制的研究尚不充分,而电容电流有效抑制可减少支撑电容体积,延长电容寿命,对设备尺寸、可靠性有严格要求的船舶应用场合尤为重要。为此,针对共直流母线三电平五相H桥推进变频器,首先推导载波移相前后推进变频器直流输入电流表达式,并予以理论计算与仿真校核;其次,提出一种可表征不同载波移相角下电流谐波抑制性能评估函数,并得到不同载波移相角下电流谐波抑制性能曲线,结果表明,通过理论计算的载波移相角可实现推进变频器电容电流最优抑制。最后,仿真和试验验证本文所提方法的正确性、有效性。所提方法为在不增加硬件条件下的三电平多相H桥推进变频器支撑电容优化设计提供一种解决思路。

三电平H桥级联高压变频器在煤矿通风机上的应用

平顶山天安煤业通过科研攻关研发的三电平H桥级联高压变频器在香山矿得到了初步应用,达到提高安全性能、改善环境、提高效率的目的,取得了很好的效果。本文主要是介绍新型三电平H桥级联高压变频器技术的原理和特点,阐述其应用以及发展前景。

级联H桥多电平变频调速系统失电跨越策略优化

高速重载工况下级联H桥多电平变频调速系统失电跨越会出现过调制现象,将影响变频器内部多个H桥单元之间的电能分配,导致失电跨越失败。文章提出基于人工蜂群的失电跨越优化策略,以消除过调制的不良影响,通过仿真与样机实验验证了其有效性。

基于层叠载波调制的三电平H桥变频器输出电压异常跳变分析研究

推进变频器输出电压电平跳变幅值的增大,将对电机绕组绝缘及振动噪声性能产生影响。首先,该文对基于层叠载波调制的三电平H桥拓扑的推进变频器输出电压跳变异常现象,进行理论及仿真分析;其次,查明其产生机理,并确定其发生的条件是H桥单元左右半桥同时换流所致;然后,通过对H桥左右半桥控制调制波注入零序分量,避免了左右半桥同时换流导致的输出电压跳变异常问题。最后,通过仿真和实验验证所提方法的正确性、有效性。该文研究可为H桥拓扑推进变频器优化输出电压谐波,避免输出电压异常跳变提供一种解决思路。

基于级联H桥变频器的极相调制感应电机驱动系统

高压电机配用高压变频器具有较大的节能性和高效性,已有广泛应用。级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能,且变频器输出电流谐波较小。极相调制感应电机可以将传统三相电机的控制方法和极相调制模式结合起来,使电机转矩和转速范围得到扩展。为此介绍一种级联H桥多电平变频器拖动极相调制感应电机变频起动和调速,该电机的定子绕组可配置为9相4极和3相12极。通过仿真验证了级联H桥多电平变频器能够满足极相调制感应电机的变频调速性能和极相调制矢量控制性能,可为新能源发电、船舶推进、工业传动等高压大功率领域提供技术保障。

三电平H桥级联型逆变器

级联型多电平变频器输出电压谐波含量小,易于实现模块化,适用于高压大功率场合。本文主要针对三电平H桥级联型逆变器的拓扑结构和控制方式的相关问题进行分析与研究。级联个数不同,对控制方法也有不同的要求。提出了基于载波层叠调制和载波移相调制的混合载波调制方法,三电平桥臂内采用反相层叠载波调制,级联单元间及桥臂间均采用载波移相调制。本文根据级联个数的奇偶性,在级联单元间分别采用不同的载波移相控制方法,并通过PSIM软件仿真,验证了这种采取不同控制方法的正确性,同时也对输出电压的谐波进行了分析。