基于桥臂调制波调整的多端柔直系统直流过电压抑制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端柔性直流输电系统能够实现多电源供电和多落点受电,运行方式灵活,是解决清洁能源并网和消纳问题的有效技术手段。然而当系统受端交流侧发生故障时将出现盈余功率,导致直流过电压问题。对此,提出一种基于桥臂调制波动态调整的多端柔直系统直流过电压抑制策略。所提策略通过在换流阀桥臂调制波中引入直流电压偏差控制,动态调整暂态期间桥臂调制波的直流电压参考值,从而减少桥臂投入的子模块数量,最终达到抑制直流过电压的目的。为验证所提控制策略的有效性,在PSCAD/EMTDC中搭建了送端光水打捆经四端柔性直流输电的外送系统,给出了所提控制策略的参数设计方法。通过设置受端交流系统不同工况,对比研究了所提控制策略投入后的系统直流过电压特性,结果表明所提控制策略可以有效抑制因受端交流侧故障引起的多端柔性直流输电系统的直流过电压。

中点钳位型三电平逆变器基于调制波分解的调制策略

对于中点钳位型三电平逆变器(NPC TLI),一般通过单调制波与双载波相比较的方式产生脉冲序列,即基于载波的脉宽调制(CBPWM)。然而,该方法在高调制度低功率因数条件下中点电位(NPV)会出现三倍频波动。针对此问题,该文介绍一种简便的调制波分解方法,并以无条件实现NPV平衡的虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)为例说明该方法的可行性。在此基础上,提出一种可同时实现NPV平衡和开关损耗降低的调制策略。该调制策略具有四种模式,因此,将其命名为FM_VSVPWM。此外,对比了FM_VSVPWM与CBPWM、VSVPWM的调制性能。最后,通过实验验证了FM_VSVPWM的有效性和优越性。

基于调制波分解的中点钳位型三电平逆变器的混合调制策略

对于中点钳位型三电平逆变器,传统的载波脉宽调制在高调制度低功率因数下中点电压会发生三倍频波动,而虚拟空间矢量调制虽然能实现中点电压无条件平衡,却存在开关损耗高的问题。针对上述问题,基于调制波分解的多约束目标的协调,提出一种适用于中点钳位型三电平逆变器的混合调制策略。该调制策略采用双调制波单载波比较的方式实现,分析开关次数和中点电压无条件平衡的两类约束,为了在确保中点电压平衡的条件下降低开关损耗,提出上述两类约束的混合调制策略。在此基础上,探讨两种约束下的中点电压主动控制方法。另外,还对比了混合调制策略与其他调制策略的性能指标。混合调制策略可以在全调制度全功率因数下实现中点电压平衡,且相比虚拟空间矢量调制开关损耗有所降低,实验结果证明了其可行性和优越性。

三电平双组双调制波载波脉宽调制方法

中点电位不平衡问题是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)逆变器的固有问题,目前的中点电位平衡方法或者在部分条件下无法完全消除中点电位低频波动,或者存在开关频率偏高的问题。提出一种双组双调制波载波脉宽调制(double-group double-modulation-wave carrier-based pulse width modulation,DGDMWPWM)方法。DGDMWPWM由平均中点电流大小相等方向相反的两组双调制波根据中点电位的方向进行切换调制,既能完全消除三电平NPC逆变器的中点电位低频波动,又具有开关频率较低的优点。详细阐述该脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的基本原理,并通过仿真和实验研究验证了该PWM的有效性。

基于中压大功率变流器的新型双调制波载波的三电平PWM控制策略

随着风力发电机型向着大功率、高电压方向发展,现在PWM发波电路拓扑逐渐由两电平过渡到三电平。针对中压大功率变流器提出了新型的双调制波载波的三电平PWM控制策略。新型的双调制波载波PWM发波策略和传统的SVPWM具有等效的调制度,相比传统的SVPWM,具有算法编程简单,运算效率高,节省代码空间,易于实现,能实现抑制母线电压中点电位低频波动和直流波动。PWM发波的更新时刻由三角波载波单周期更新时刻改为双周期更新,等效提高了开关频率,使得控制电流具有更低的谐波。PWM发波的保护逻辑由硬件电路实现。新型的双调制波载波PWM发波策略已经在数学软件里进行离线仿真和硬件在环的基于电力电子的半实物平台仿真,最后新型的双调制波载波PWM发波策略运用在了4 MW的中压大功率变流器,具有良好的效果。

一种调制波的动态调整方法在三电平逆变器控制中的应用

为解决传统方法对三电平逆变器控制存在的输出电压总谐波畸变率高、中点电位不平衡等问题,设计一种调制波的动态调整方法。以二极管箝位型三电平逆变器的控制方法为研究对象,对其在运行中出现的中点电位低频波动现象进行分析,通过中点电位平衡运算实时计算出偏移量,并把偏移量叠加到中间相调制波分解成的上、下调制波上,并选用数字信号处理作为主控制器,搭建三电平逆变器电路进行实验验证。实验结果表明:该方法控制效果理想,所输出的交流电能质量能得到提高。

并联变流器的脉宽调制波重构与环流抑制

针对共交流滤波电感和直流母线的三相变流器并联时功率器件开关不同引起的环流问题,提出一种基于脉宽调制波重构的方法来抑制变流器并联时的零序环流。该方法采用主从控制,主控制器通过广播通信的方式将脉宽调制波参数和载波同步信号编码发送给从控制器,在满足采样时钟周期的约束条件下,从控制器根据通过解码载波同步信号和脉宽调制波参数重构出同步性良好的脉宽调制信号,从而达到减少零序环流的目的;并通过分析系统传递函数,研究通信延时对系统稳定性的影响,确定临界稳态通信延迟时间。最后,搭建了并联变流器实验系统,实验结果表明,所提控制策略能够减少零序环流。

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。

基于双调制波的中点电压平衡算法

二极管钳位型三电平变换器的母线中点电位不平衡问题是其在实用中存在的固有缺点。本文从分析双调制波方法的工作原理入手,借助平均中点电流和中点电位的关系,提出了一种能够改变平均中点电流取值的补偿量计算方法,进而达到平衡中点电位的目的。仿真和实验结果证明了这种补偿量能够兼顾到负载电流、开关频率、电容值和上下母线电容电压差等影响中点电位平衡的因子,使得平衡过程快速,且系统始终保持稳定。

空间矢量脉宽调制的调制波分析

在深入分析空间矢量脉宽调制机理的基础上,指出了空间矢量调制和规则采样SPWM、谐波注入脉宽调制、线电压调制的内在联系,并给出了空间矢量调制的调制波通用表达式。其次,通过分析两个零矢量的作用方式,将不连续调制和连续调制统一起来。此外,文中还介绍了一种可以使开关损耗较连续调制降低约50%的不连续调制策略。

动态搜索调节调制波偏置的SPWM三电平逆变器中点电压平衡控制方法

为解决三电平逆变器中点电压不平衡问题,提出了一种动态搜索调节调置波偏置量(DSMO)的正弦脉宽调制(SPWM)方法。该方法通过采样中点电压,根据调制比、输出电流的幅值、输出功率因数角在线计算出调制波偏置调节系数的限值范围,搜索到最优的调节系数,实现动态调节调制波的偏置量,达到不同负载条件下的中点电压平衡控制的目的。与变载波幅值的方法相比,所提方法的动态调节速度快、稳态误差小,输出波形质量得到提高。仿真验证了理论分析的正确性,最后在基于DSP-CPLD的二极管中点箝位型三电平逆变器实验平台上验证了该方法的可行性和有效性。

新颖的双调制波三电平载波脉宽调制方法

传统三电平载波脉宽调制(pulse width modulation,PWM)每相只有一个调制波,在部分调制度和功率因数下无法完全消除三电平中点箝位(neutral point clamped,NPC)逆变器中点电位的低频波动。提出一种新的双调制波载波PWM(double modulation wave carrier-based PWM,DMWPWM)。这种新的PWM根据电压等效原则和中点平衡原则把传统PWM每相的1个调制波分解成2个调制波来实现调制,其突出优点在于能够在所有线性调制度和全部功率因数范围内完全消除三电平NPC逆变器中点电位的低频波动。详细阐述这种新PWM的基本原理,并通过仿真和实验研究验证该PWM的有效性。

三电平NPC变流器双调制波载波调制策略调制波最优解的研究

在三电平NPC变流器的调制策略中,传统的载波调制策略会引发直流侧中点电压的波动,且该波动在特定的调制度和功率因数下不能通过调制波叠加零序分量法消除。本文分析了三电平NPC变流器双调制波载波调制策略的基本原理,并在此基础上提出了一类双调制波载波调制策略调制波的最优解。该类最优解一共有64个,它们具有如下特点:1可以实现任意调制度和功率因数下直流中点电压开关周期内无波动;2结果简单,无需复杂运算;3直流电压利用率是传统载波调制策略的1.154倍;4开关损耗在满足1的双调制波载波调制策略中为最小;5输出相电压THD特性在满足1的双调制波载波调制策略中为最小。仿真和实验结果验证了本文的分析。

基于双调制波的三电平NPC变流器载波调制策略

三电平NPC变流器的调制策略中,双调制波载波调制策略(double modulation wave carrier-based PWM,DMWPWM)是一种可以实现全调制度和全功率因数中点电压无波动的调制策略。首先分析了已有DMWPWM策略的基本原理,推导了DMWPWM策略调制波与传统SPWM策略调制波的关系,在此基础上提出了应用于三电平NPC变流器的DMWPWM策略。然后,从输出相电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)特性、直流电压利用率以及器件开关损耗三方面对新型DMWPWM策略与传统正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略进行对比,进一步阐明了所提方法特点。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

双调制波CPS-SPWM在模块组合多电平变换器的应用研究

模块组合多电平变换器(MMC)具有良好的可扩展性、模块化以及输出谐波含量低的特点,是一种能很好满足未来高压或中压功率变换需求的拓扑。首先建立了三相MMC系统基于开关函数的数学模型,然后在分析MMC特点的基础上,提出了双调制波载波移相SPWM(CPS-SPWM)技术在MMC中的具体实现方法。通过基于Matlab/Simulink的仿真模型,详细分析了其静态特性和动态特性,结果表明MMC采用CPS-SPWM技术后可获得较高的等效开关频率,同时具有较好的自动均压效果。实验结果进一步验证了控制策略的可行性和有效性。

基于双调制波的单相三电平并网逆变器及电流优化控制

三电平并网逆变器的调制策略复杂,难以直接用DSP芯片实现。本文提出只需DSP一个事件管理器的双调制波三电平SPWM方法,进而推导了基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,针对传统并网电流无差拍控制策略对滤波电感变化敏感的问题,提出基于电流瞬时采样的在线电感辨识方法,对无差拍电流控制策略进行优化,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

幅度调制波信号的欠采样方法研究

本文对几种幅度调制波信号的欠采样频率的选择方法及恢复方法进行了研究 .这种方法可直接得到原信号而不需要解调电路 ,是欠采样方法应用的实例 .

基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM数学分析

文章分析了最少开关次数调制波的输出线电压波形,并根据三相逆变器实现软开关PWM动作需要,用双重傅里叶级数展开法解析了基于锯齿载波的最少开关次数调制波的PWM频谱特性。分析结果指出,该调制波虽是个不对称波,且含有直流分量,但其实质还是在正弦波基础上叠加了零序谐波分量和一个直流分量。这些零序谐波分量和直流分量在三相逆变器中相互抵消,其输出线电压还是正弦波。正是这种畸形波的调制作用,使得逆变器直流母线电压利用率得以提高,且正负序谐波幅值相差较小,能有效减小谐波损耗,提高波形质量,抑制谐波转矩脉动。通过与SAPWM比较后指出,最少开关次数调制波PWM只能使用单极性调制,其有效开关次数是后者的一半,电流波形质量不如后者。

混合五电平逆变器的单载波双调制波调制策略

以电容箝位型混合五电平逆变器为研究对象,在分析其工作原理及电容电压平衡控制的基础上,提出了一种适用于该混合五电平逆变器的单载波双调制波脉冲宽度调制(PWM)策略。通过控制一个载波周期内电容的充放电量相等来保持其电压平衡,同时只需数字信号处理器(DSP)上的一个ePWM模块即可实现该混合五电平逆变器的控制,降低了控制难度,最大限度地节约了DSP片上资源。实验结果验证了所提调制策略的正确性和可行性。

新型三电平NPC变流器双调制波载波调制策略

提出了一种新型三电平中点箝位(NPC)变流器双调制波载波调制策略。研究了新策略调制波与传统正弦脉宽调制(SPWM)策略调制波的关系,在尽可能减小系统开关频率的前提下推导了新策略调制波的解,并对新策略的直流电压利用率、器件开关频率和输出相电压总谐波畸变率(THD)等特性进行了深入研究,最后进行了实验验证。与传统三电平SPWM策略相比,虽然新型双调制波载波调制策略功率器件开关频率较高,但该策略在任意调制度和任意功率因数下均可保持直流电容电压的平衡,且具有简单易行、易于数字化实现的优点。