一种增加辅助子模块的MMC改进混合调制控制策略

传统的最近电平逼近调制NLM(nearest level modulation)具有控制简单,开关频率低的显著优势,但在输出电平数较少时,采用NLM调制的模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)输出波形谐波畸变率较大。在传统三相六桥臂MMC拓扑的各桥臂中增加1个全桥结构的辅助子模块,控制该辅助子模块的电容电压为半桥子模块的一半。针对该MMC拓扑,提出了一种改进的混合调制策略,该混合调制策略可以实现半桥和辅助子模块的平衡控制。在降低MMC交流侧输出电流的谐波畸变率同时,还可以降低全桥子模块的开关频率和系统损耗。在Matlab/Simulink中搭建了详细的仿真模型,仿真结果验证了所提MMC拓扑和改进混合调制策略的有效性。

混合级联十三电平H桥调制策略及功率均衡方法

直流电压源比为1∶1∶2∶2混合逆变器,采用传统的混合调制策略分别存在两个高压和低压功率不均衡的弊端,针对以上问题,该文提出了一种改进的调制策略,通过1/4周期互换高压单元脉冲实现了高压单元的功率均衡,在此基础上,让三角载波重构使得两个低压H桥单元的开关损耗相同,确保了高低压两两单元的功率均衡,并且高压和低压部分的功率开关分别工作在基频和高频状态,降低了损耗且谐波特性良好.仿真及实验研究证明了上述理论分析的准确性和切实性.

混合调制技术在光纤通信系统功耗优化中的应用研究

随着信息技术的迅猛发展,光纤通信技术已成为现代通信系统中不可或缺的一部分。然而,随着通信系统规模的不断扩大和带宽需求的增加,如何降低功耗已成为通信系统设计时的核心挑战。在这一背景下,混合调制技术因其在降低功耗方面的优良表现而备受关注。因此,文章探讨混合调制技术在光纤通信系统中的应用,详细阐述其降低功耗的原理,旨在为相关领域提供切实可行的指导,推动通信技术的持续发展与进步。

适用于少子模块混合型MMC直流故障穿越的均压调制策略

针对混合型模块化多电平换流器(HMMC)在中低压场景子模块个数受限以及直流故障穿越期间的电容电压平衡问题,提出适用于少子模块HMMC直流故障穿越的调制技术以及直流故障穿越期间的电容电压平衡控制方法。从虚拟半桥子模块角度对全桥子模块拓扑进行解耦,统一HMMC的内部拓扑。基于虚拟调制改进载波移相脉宽调制方法,提出适用于HMMC多工况运行模式切换的混合调制技术。进一步考虑直流故障穿越期间的子模块电容电压平衡需求,基于优化子模块充、放电能量分布的思想,重构脉冲映射关系,提出分层脉冲自适应平衡控制方法。仿真结果表明,所提策略实现了少子模块HMMC直流故障穿越,并有效保障了直流故障穿越过程中子模块的动态电容电压平衡。

基于脉宽脉幅混合调制技术的功耗检测电路

线性电源因其干扰小、动态响应速度快等优点被广泛用作半导体激光器驱动电源。针对线性电源中调整管易因功耗过大发生故障的问题,提出了一种脉宽脉幅混合调制方法,利用调整管漏源电压和漏极电流调制生成高频方波,通过平均值电路计算方波平均值,并基于此方法设计了一种调整管功耗检测电路。搭建实验平台对电路进行测试,结果表明,电路检测精度高、硬件成本低、响应速度快,最大检测误差为-2.64%,线性拟合度为0.9987,可广泛用于调整管的功耗检测以及安全区保护。

DCM单桥臂集成Boost逆变器用PFM+SPWM混合调制策略

传统脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)+正弦脉冲宽度调制(sinusoidal PWM,SPWM)混合调制下,电流断续模式单桥臂集成Boost逆变器在负载功率大范围变化时会产生过调制问题,导致输出波形畸变。采用恒定占空比且变输出功率的改进混合调制策略可避免上述问题,但无法应用于独立逆变、光伏并网等场合。为此,文章提出一种脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)+SPWM混合调制策略,使升压桥臂工作在PFM方式,逆变桥臂工作在SPWM方式。该调制策略不改变输出功率和升压桥臂的占空比,通过变频控制实现直流母线电压调节,可以避免负载大范围变化时输出波形产生畸变,且可以应用于输出功率不可调的场合,具有更强实用性。所提混合调制策略的可行性通过一台500W的原理样机得到仿真和实验验证。

基于条件触发的有源电力滤波器混合调制策略

基于三相电压源变流器(VSC)的有源电力滤波器(APF)独立采用传统滞环调制或空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)进行电流跟踪时,难以同时保障稳态精度和动态响应性能。为解决此问题,提出一种基于条件触发的混合调制策略,通过分析滞环调制和SVPWM两种调制方式的工作原理,推导开关频率、环宽以及电流谐波总畸变率(THD)之间的关系,进而制定了两种调制方式的动态触发条件设计准则,简化了开关纹波滤波器设计,保证了动态响应速度和稳态精度。实验结果验证了所提混合调制策略的有效性和优越性。

混合级联十三电平逆变器的调制优化及功率均衡方法

多单元混合级联多电平逆变器能够使用较少的开关器件实现较多的电平数输出,因此获得了广泛的应用,但其低压单元在传统的载波移幅调制下存在级联单元间功率不均衡的问题。针对上述问题,对直流电压比为1:1:1:3的混合级联十三电平逆变器提出了一类阶梯波和载波移幅调制共同协作的混合调制策略,在该调制策略下高压单元工作在低频状态,低压单元工作在高频状态。对低压单元的调制波进行优化以减少三角载波的数量,同时通过重构载波移幅调制策略的三角载波,有效地实现了低压单元间的功率自均衡。最后通过仿真和实验证明了所提调制优化和功率均衡方案的可行性。

新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。

面向输出性能优化的高低频混合型模块化多电平变换器及其调控策略

为破解中压模块化多电平变换器(MMC)输出性能提升与降本、增效难以有效兼顾的问题,该文提出一种基于高低频混合的新型MMC(NMMC)拓扑。NMMC每个桥臂包含1个由异质交叉连接模块(HCCM)构成的高频子模块和N-1个半桥变换器构成的低频子模块。HCCM的高频桥臂采用SiC MOSFET器件,而HCCM的换向桥臂及低频子模块均采用Si IGBT器件。针对NMMC拓扑,该文采用高低频混合调制策略,充分发挥了SiCMOSFET器件开关损耗低、Si IGBT器件通态损耗低的优势。此外,针对高频子模块提出一种特定的电容电压平衡策略,并详细分析高频子模块的工作状态。进一步地,仿真及实验验证了所提拓扑结构、调制策略、均压策略的可行性和有效性。最后,将所提拓扑与现有MMC拓扑在器件成本和运行损耗方面进行综合对比,证明所提拓扑可以更好地平衡装置的成本及效率指标。

考虑异质器件混用与输出电平倍增的混合型MMC及其调控方法

首先,为提高模块化多电平换流器(MMC)输出波形质量、降低装置运行损耗,提出一种基于Si和SiC器件组合应用的混合型模块化多电平变换器(HMMC)拓扑结构。该拓扑每个桥臂包含N个Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的半桥子模块,每相交流侧串联一个直流侧电压为半桥子模块一半的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)全桥子模块,整体经济性较好。其次,提出一种面向输出电平数倍增的HMMC高、低频混合调制策略,并充分发挥SiC MOSFET开关损耗低的优势,在减小HMMC输出谐波的同时降低整体运行损耗。此外,分析混合调制策略下HMMC异质子模块直流侧能量的波动规律,提出一种高、低频模块直流侧电压稳定控制策略。最后,仿真和实验验证了所提HMMC拓扑结构和调制策略的可行性,并将所提HMMC、基于单一器件MMC和现有HMMC在损耗和成本方面进行综合对比,证明了该方案在降低损耗和减小成本方面优势显著。

混合十三电平逆变器调制策略及功率均衡方法

混合多电平逆变器因其能输出更多电平数且使用的开关器件较少而得到广泛应用,但对电压比为3∶1∶1∶1混合级联H桥十三电平逆变器使用传统的载波移幅调制(phase disposition pulse width modulation,PD-PWM)策略,各单元的功率并不均衡。为了达到功率均衡的目的,文中针对混合十三电平拓扑提出了一种改进的混合调制方法,并在此基础上,进一步重构PD调制下的三角载波和调节高压单元的输出脉冲,在实验室条件下,以调制度0.9为例,3个低压单元L_(1)、L_(2)、L_(3)的开关损耗分别为4.6、4.4、4.2 W,开关损耗基本相等。L_(1)、L_(2)、L_(3)输出功率基本一致,高压单元H_(1)输出功率为51.7 W,3个低压单元功率均为17.2 W,高低压单元输出功率比接近3∶1。仿真得到3个低压H桥单元的开关损耗相同,4个单元的功率均衡,高压和低压部分的功率开关分别工作在基频和高频状态,谐波特性良好。

动车组牵引逆变器混合脉宽调制算法研究

动车组牵引逆变器具有开关频率低、输出频率范围宽、直流电压利用率高等特点,其脉宽调制(PWM)通常分为低频段的异步调制、中频段的同步调制和基频以上的方波调制。此处对一种适用于动车组牵引逆变器的混合PWM算法进行研究,分析了不同调制模式的原理,重点研究了电流谐波最小PWM(CHMPWM)的最优开关角及不同PWM模式之间的平滑切换策略。试验结果验证了该混合PWM算法的有效性。

基于谐振变换器的自适应窄频率范围变频与定频混合调制策略

近年来,谐振变换器因效率高、功率密度高、软开关范围宽等特性而被广泛应用于电动汽车、新能源发电、航空航天电源等领域。谐振变换器一般采用脉冲频率调制(PFM),在轻负载和宽输出场景下开关频率的变化范围过宽,存在无法实现软开关、变压器利用率低、电磁干扰严重等问题。为此,文中提出一种自适应窄频率范围变频与定频混合调制策略。该策略具有频率变化范围窄、自适应切换频率、全过程实现软开关的优点。首先阐述混合调制策略的工作原理、设计流程和性能分析,再通过一台串联谐振转换器(SRC)的实验平台对所提出的调制策略进行验证。

不对称三单元十三电平逆变器拓扑及其调制策略

相比于对称型级联H桥多电平逆变器,混合级联H桥多电平逆变器可以使用较少H桥单元得到更高质量的输出电压,但传统混合级联多电平逆变器工作时单元间会出现电流倒灌的现象。针对上述问题,对电压比为1:3结构的Ⅲ型逆变器进行了改进,提出了一类电压比为3:2:1结构的不对称三单元十三电平逆变器。并针对该逆变器提出了一种融合阶梯波与脉宽调制波优点的混合调制策略,对该调制策略下所得的部分脉冲进行逻辑运算并分配,解决了传统Ⅲ型逆变器所存在的电流倒灌问题,提高了输出电压的电能质量。该混合调制策略下高中压单元工作在较低频率,低压单元工作在较高频率,以保证逆变器的输出电压质量。最后通过仿真和实验共同验证了所提逆变器拓扑结构以及该混合调制策略的正确性和可行性。

混合级联逆变器的混合频率载波调制技术

混合频率载波调制法可以解决混合级联7电平逆变器的功率环流问题,但其输出电压的谐波特性较差。为此,提出了一种改进的混合频率载波调制策略,该策略使得高压单元运行在单极倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)下,从而提高了高压单元的等效开关频率。此外,对高、低压单元的开关策略进行了优化改进,减少了开关次数。相比于改进前的方法,在高压单元开关频率相同时,其等效开关频率可提高1倍,逆变器输出电压的谐波将分布在更高的频段,从而改善了逆变器输出的电能质量,同时消除了功率环流。由仿真结果可知,在相同开关频率下,改进后的方法使得输出电压的较低次谐波由约1 k Hz提高到了约2 k Hz,并且不会出现功率环流现象。研究结果对所提出的改进的混合频率或波调制策略的实用化有一定意义。

一种用于提高风电变流器中功率器件寿命的混合空间矢量调制方法

空间矢量调制可分为连续脉宽调制(continuous pulse width modulation,CPWM)和不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM)。与CPWM相比,当变流器采用DPWM时,器件开关损耗较低,使得结温波动较低。DPWM策略被用于变流器,虽然可以提高功率器件的寿命,但是将导致电能质量问题。因此文中结合DPWM和CPWM策略的优点,提出了一种功率器件混合调制方法,该调制方法根据风电场中风速的概率分布切换不同的调制策略。为考虑长时间风速对器件寿命的影响,文中提出了一种适用于不同调制方法的结温数值计算方法。以1.2MW直驱风机系统为例,结合一年的风速和气温快速计算不同调制序列下器件的结温,进而评估了器件的寿命消耗,并且分析了不同调制序列对器件寿命消耗的影响。结果表明,与CPWM和DPWM相比,当采用混合调制方法时,器件年寿命消耗不仅得到大幅降低,而且风机系统并网的电能质量几乎不受影响。

级联H桥光伏并网逆变器混合调制策略

单相级联H桥光伏并网逆变器具有模块化易拓展、输出电流谐波低等优势。但H桥模块的直流侧光伏电池板由于环境因素导致其输出功率不平衡,甚至一路或多路H桥的功率降为0,使得该模块成为虚设单元,影响了系统的稳定运行和冗余能力。因此提出一种改进的"方波+脉冲宽度调制+排序算法"的混合调制策略,利用低频方波调制从根本上扩大系统的稳定工作范围并配合高频脉冲宽度调制减小输出波形的谐波分量。同时对直流侧电压误差进行排序控制实现最大功率点跟踪,并在此基础上从有功功率角度分析了系统的稳定工作条件。所提出的混合调制控制策略结构简单、容错性强,能够实现对虚设单元的稳定控制以及正常模块的独立最大功率点跟踪性能。最后通过仿真和实验验证了所提混合控制方案的正确性。

混合级联多电平逆变器混合频率载波调制技术

针对于II型混合级联型多电平逆变器混合调制中,输出电平切换时出现的低压单元直流侧电流倒灌问题,提出了一种改进的混合频率载波调制策略。该策略采用频率相差1倍,且幅值相同的6个层叠载波对正弦调制波进行混合调制,兼顾了低压单元和高压单元的性能,在保障输出电压波形质量的同时,完全解决了电流倒灌问题。以II型混合级联七电平逆变器为例,在给定相关参数下对该策略进行了仿真和实验验证,研究结果表明该策略下逆变器相电压和线电压总谐波畸变率分别为19.90%和17.34%,谐波主要分布在载波比两侧,直流侧电流倒灌问题被完全消除。

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM,VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。