一种适用于飞跨电容型多电平逆变器的新型载波同相层叠PWM方法

传统载波层叠PWM方法不能平衡飞跨电容电压,因此不能直接应用于飞跨电容型多电平逆变器。对传统载波同相层叠PWM方法进行改进,增加了零电平选择环节,根据设定值,合理分配零电平向量,从而在设定周期内,平衡飞跨电容电压。该方法随着调制度的不同,载波波形会发生变化,和传统载波移相PWM方法相比,线电压谐波性能也得到了很大提高,尤其是在中等调制度下,效果显著。采用该方法对飞跨电容型三电平逆变器进行了仿真验证,结果证明了该方法的正确性与可行性。

三角载波层叠PWM算法的数字实现与优化

研究了级联型多电平逆变器的三角载波层叠PWM控制的数字实现方法,并对其固有的开关管发热不均的问题进行了优化。最后在两单元级联型多电平逆变器试验平台上验证了数字实现方法及其优化方法的有效性和可实现性。

不对称链式HESS混合载波PWM调制技术研究

链式拓扑用于混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)时,储能元件类型及电压的不对称以及各链节交流测电流耦合的特点,导致传统调制方法难以实现各链节独立功率控制,因而无法适用于链式HESS复杂的工作模式。该文提出不对称链式HESS的混合载波层叠调制技术(hybrid level shifted PWM,HLS-PWM)。首先,按照超级电容器链节的输出功率方向与HESS输出功率方向的关系划分成同向及反向2种基本模式。然后,利用这2种模式实现在单位功率因数及非单位功率因数下超级电容器充放电控制,进而提出基于HLS-PWM的链式HESS的5种工作模式及功率控制方法。最后,利用仿真与实验对所提调制方法及控制策略进行验证。

三电平Z源逆变器SPWM调制策略的研究

传统逆变器上下桥臂直通时会造成逆变器短路,为避免这一情况通常需要在逆变器控制信号中引入死区,进而造成逆变系统安全性下降输出谐波含量增加。Z源逆变器成功地克服了传统逆变器的缺陷和不足。Z源三电平逆变器有效地结合了Z源网络特性与传统三电平逆变器的优点。文章通过分析Z源三电平逆变器的工作原理,结合传统三电平逆变器的PWM控制策略,分别研究了适于Z源三电平逆变器控制的改进载波同相层叠调制、改进载波反相层叠调制和三次谐波注入载波同相层叠载波调制。仿真结果验证了三种调制策略的可行性。

基于控制自由度组合的级联H桥逆变器PD功率均衡控制方法

对于级联H桥型逆变器,载波同相层叠(phase disposition,PD)调制策略相比于载波移相(carrier phase shift,CPS)调制策略,具有更优的输出线电压谐波特性,但其无法实现级联单元间功率均衡。为了解决功率均衡问题,该文提出一种新颖的PD功率均衡控制方法,首先基于调制波控制自由度对传统的PD调制技术进行改进,减少了所需三角载波数量,实现了级联单元输出功率的大致均衡;进而结合载波控制自由度组合的思想,通过调整载波在垂直方向上的排列方式,在不改变逆变器输出电压的前提下,实现了对各级联单元输出电压的二次调整,最终在一个输出周期内达到了级联单元间的功率均衡。文中以3个H桥单元级联为例,给出功率均衡的定义和传统PD调制方法下功率不均衡的机理,分析所提控制方法的原理,通过仿真和实验结果验证理论分析的正确性和功率均衡控制方法的可行性。

级联五开关H桥多电平逆变器功率均衡控制方法

为了提高逆变器的电压和功率等级,提出了一种级联五开关H桥多电平逆变器拓扑结构的功率均衡控制方法。该方法采用了同相交错层叠锯齿载波移相调制,综合了同相层叠锯齿载波调制良好的消谐特性以及载波移相调制各个单元功率分配均衡的优点,使级联五开关H桥多电平逆变器拓扑结构中各个功率单元不仅可以输出五电平,保持良好的消谐特性,而且可以在一个输出周期内实现功率均衡。以3个功率单元为例,进行了仿真实验。实验结果验证了该拓扑结构及其控制方法的可行性与优越性。

一类有源钳位七电平PFC拓扑结构研究

针对传统两电平图腾柱PFC拓扑存在开关器件电压应力大、适用功率等级较低等问题,提出了一种新型无桥七电平PFC通用拓扑结构。通过使用不同的双向钳位开关管替换通用拓扑的钳位支路,从而获得相应拓扑。以最具代表的I型七电平PFC拓扑为例对工作原理详细分析。选择适用的辅助电路用以平衡直流侧电容电压,并结合载波同相层叠脉宽调制与电压电流双闭环控制策略生成相应开关脉冲序列,控制对应开关管的有序通断,实现桥臂电压七电平输出。通过仿真验证了拓扑结构的有效性与可行性,所提拓扑降低了开关管电压应力,实现了高功率因数运行,适于功率等级更高的应用场合。

三相三电平NPC-PWM-REC研究

本文以中点箝位式NPC型三电平电路为拓扑结构,建立了三相PWM整流器的数学模型,分析了电压定向控制工作机理,介绍了数字锁相环和同相载波层叠PWM控制技术。Matlab仿真实验结果表明:NPC-PWM-REC具有四象限运行、容量大、谐波含量少和动态响应快等优点。

三电平四桥臂低压SVG控制与应用研究

分析了三相三电平四桥臂逆变器的结构及优越性能,并将其作为三相SVG的主电路结构用以实现由于负载不平衡引起的三相四线制中性线电流的补偿。分析了其工作原理及数学模型,提出了基于载波层叠PWM方法的控制策略,实现对不平衡负载系统有效的无功补偿及中性线电流的控制,简化了传统三电平逆变器结构的控制方法:针对二极管钳位型三电平逆变器固有结构造成的直流侧电容电压中性点电位不平衡问题,分析了其不平衡原理,采用直流电压双环控制进行了电容电压稳定及均压控制,有效地平衡了直流侧电容电压。仿真结果验证了所提出的三电平四桥臂结构在提高输出波形质量和降低损耗方面的优良性能。

基于IPD调制的电容钳位型多电平逆变器功率均衡控制策略

针对电容钳位型非对称H桥级联多电平逆变器多载波调制策略中存在的功率均衡问题,在基于载波同相层叠(in-phase disposition,IPD)调制策略的基础上,对载波自由度进行改进,提出了一种新颖的载波同相交错层叠控制方法。该方法是将半个输出周期内的脉冲序列在各级联单元间进行循环,经过1个周期后能够实现各级联单元间的功率均衡,而且兼有载波同相层叠调制良好的消谐特性。以2单元电容钳位非对称H桥级联多电平为例,对该功率均衡控制策略的原理进行了分析,并通过仿真和实验结果验证该控制策略的正确性与可行性。

矿用高压变频器开关调制优化策略

针对矿用高压变频器采用载波调制PWM控制法时存在开关损耗大、电能质量畸变的问题,在载波同相层叠PWM控制法的基础上,对正弦调制波进行优化。通过对正弦调制波叠加3次谐波和直流分量,得到正半周为马鞍形调制波、负半周为梯形调制波的优化调制波。仿真结果表明,优化调制波的应用提高了变频器直流电压利用率,减小了开关损耗,降低了输出线电压总谐波畸变率。

NPC五电平Z源逆变器的设计研究

传统NPC五电平逆变器不具有单级升压的功能,直流电压利用率低,不允许上下桥臂直通,需引入死区时间,造成逆变系统安全性下降。Z源逆变器(ZSI)利用特殊的X型LC网络实现单级升压功能,同时允许桥臂直通,提高逆变器的可靠性。为此提出一种双Z源NPC五电平逆变器拓扑,分析其直通工作状态,并说明了此拓扑结构的合理性。基于传统NPC五电平逆变器的同相载波层叠PWM调制原理,设计了一种适用于五电平ZSI的同相载波层叠PWM调制法。仿真分析验证了此调制方法的合理性及NPC五电平Z源逆变器在提高直流电压利用率方面的优势。