载波移相正弦脉宽调制的两电平级联柔性直流谐波分析

介绍了一种新的采用两电平级联技术换流器的拓扑结构和工作原理,分析了载波移相正弦脉宽调制(carrier phase shifted-sinusoidal pulse width modulation,CPS-SPWM)在这种新型拓扑结构的应用机理,搭建仿真模型分析了两电平级联基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)技术的谐波情况,并分析了谐波含量与子模块数的关系。

载波移相调制下模块化多电平变换器的两类共模电压机理分析

在载波移相脉宽调制下,适用于中压应用的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)存在两类共模电压(common-mode voltage,CMV)问题,即系统共模电压(system CMV,SCMV)与桥臂共模电压(arms CMV,ACMV)。目前还未有学者对两类CMV的产生机理和基本成分进行详尽的分析,文中以开关函数和子模块电容电压波动为出发点,进而得出两类CMV的基本成分和产生来源,然后对SCMV影响下的轴电压和轴电流及ACMV影响下的桥臂环流进行分析;利用得到的两类CMV的表达式对CMV抑制策略下两类CMV的相互关系进行分析,并对两类CMV的机理分析进行仿真和实验验证,为研究两类CMV对MMC系统产生的影响及其抑制策略提供理论依据。

三电平H桥级联逆变器载波移相脉宽调制方式

在三电平H桥级联(3-LHC)多电平主电路中,传统的载波层叠脉宽调制难以实现各级联单元的功率平衡,而基于两电平级联的载波移相脉宽调制又不能直接运用.中点箝位(NPC)三电平桥臂内只能采用载波层叠脉宽调制,而H桥的桥臂间和各H桥之间则既可以采用载波层叠脉宽调制也可以采用载波移相脉宽调制.基于这一原理,提出了2种适合3-LHC多电平的载波移相脉宽调制方式,分别为基于五电平、三电平载波层叠的载波移相脉宽调制.前者仅在级联单元间使用载波移相,而后者在级联单元间和桥臂间均采用载波移相.仿真对比分析结果表明,基于五电平载波层叠的载波移相脉宽调制是该拓扑中较理想的调制方式.实验结果证实该方法具有很好的效果.

非对称级联多电平功率放大器的虚拟载波移相PWM调制策略

由N个相同H桥功率模块(H-bridge power module,HBPM)组成的传统级联H桥功率放大器(cascaded H-bridge power amplifier,CHB-PA)最多可输出2N+1的电平数,输出电平数直接影响功率放大器的正弦特性和保真性能。在级联HBPM数量相同的情况下,首先提出了一种非对称级联多电平功率放大器(asymmetrical cascaded multilevel power amplifier,ACM-PA);其次,为了与传统CHB-PA有相同HBPM数目的ACM-PA,提出一种虚拟载波移相脉宽调制(virtual carrier phase shift pulse width modulation,VCPS-PWM)策略,将输出电平数提高到6N-3;最后,通过仿真对比验证了所提出的ACM-PA和VCPS-PWM可以显著提高输出电平数,降低负载电流的总谐波失真,提高功率放大器的保真性能。

采用载波移相脉宽调制算法的模块化多电平逆变器研究

从模块化多电平逆变器的拓扑结构和工作原理入手,建立MMC的等效数学模型,介绍了载波移相正弦脉宽调制策略应用于MMC的实现方法,讨论了两种不同的电容电压控制策略,并在MATLAB/Simulink中对基于CPS-SPWM调制策略的MMC逆变系统进行建模仿真,对比分析了阻感负载下电压闭环均衡策略和电压排序均衡策略的控制效果,验证了CPS-SPWM调制策略应用于MMC的优点。

基于载波移相调制的MMC控制策略研究及仿真

为研究模块化多电平换流器(MMC)的控制策略,首先介绍了MMC的拓扑结构及其基本工作原理,在对比其他调制策略的基础上,综合考虑该新型换流器的结构特点以及需要实现的电平数,选取了载波移相正弦脉宽调制策略(carrier phase-shifted PWM,CPS-PWM);接着根据子模块能量均分和电压均衡两种原则,针对载波移相调制策略,选择了一种子模块电容均压策略,以确保子模块电压稳定在同一水平;最后通过仿真结果验证所设计的控制策略的有效性。

一种新的载波移相脉宽调制策略

分析逆变器常用脉冲宽度调制产生偶次谐波的机理,从调节载波的角度出发,对多电平逆变器中常用的载波移相调制进行改进,提出了一种用于两电平逆变器的新的载波移相脉宽调制策略,通过周期性改变载波相位使输出波形保持半波对称,从而抑制偶次谐波.该策略具有通用性,适用于正弦脉宽调制、空间矢量脉宽调制等多种脉宽调制方式的偶次谐波抑制,且对于单相逆变器和三相逆变器均适用.通过搭建Matlab仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和有效性.

基于载波移相的MMC逆变器调制方法研究

高压直流输电技术是研究远距离大容量输电的热点问题,而换流器控制研究是高压直流输电技术的重要环节。通过介绍MMC换流器的拓扑结构和工作原理,分析MMC换流器的调制方式,重点研究低电平基于载波移相的PWM调制方式的特点,在MATLAB环境下分别搭建5、7、9电平的MMC直流输电模型,对正弦载波移相脉宽调制(CPSSPWM)方式的特性进行了验证。结果表明,对低电平MMC换流器,PWM具有较好的逼近调制波的能力,含有较少的谐波分量及含较少的等效开关频率。

载波移相PWM调制下的MMC电压平衡控制策略

模块化多电平变换器(MMC)具有模块化,标准化和提高电能质量的优点,在大功率电能变换领域具有较大吸引力,但MMC应用的技术难点之一为电容电压的平衡控制。为此,提出了一种载波移相脉宽调制(PWM)下的MMC电压平衡控制策略。新型电压平衡方案中无需对桥臂电流进行测量,而使用线性化方法设置脉冲,以控制电容电荷转移来平衡MMC中的电容器上电压。电压平衡算法将在每个载波周期内运用,降低了计算负担。最后,进行了仿真研究,并搭建MMC原理样机开展了试验研究,仿真和试验结果验证了新型MMC电压平衡方法的有效性。

基于DSP与FPGA的MMC载波移相调制SPWM方法实现

在研究载波移相正弦脉宽调制(CPS-PWM)原理的基础上,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)适合模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的载波移相PWM发生器。其采用主从式控制结构,主控制器DSP产生调制信号,从控制器FPGA产生载波信号并通过载波移相调制算法输出PWM信号,主从控制器通过串行通信进行数据交换和时序同步。对设计方案进行仿真和实验验证,表明了设计该PWM信号发生器的正确性与可行性。

基于载波移相SPWM级联式变换器输出谐波分析

为了分析不同调制方式及不同级联数目多电平变换器的输出谐波电压分布规律,并为滤波器的设计提供参考,在充分考虑奇偶级联数目、调制移相角度和调制比对输出波形影响的基础上,分别以3,5,6,7,10个H桥级联的谐波输出情况为例,通过大量的仿真,采用对比分析的方法得出了基于载波移相SPWM级联式静止串联同步补偿器(Static Serial Synchro Compensator,SSSC)输出电压谐波的具体分布规律,并给出了等效载波频率的明确定义方法,通过双重Fourier级数理论分析验证了文中的结论。

一种新型移相全桥高频正弦波逆变器的研究

提出了一种高频正弦波逆变器的新型控制方式。该方式采用移相全桥拓扑,利用集成控制芯片ML4818的功能,以及对次级循环换流器的解调制,得到输出SPWM电压波形。给出了正弦波逆变器的主电路结构,分析了控制电路及电压前馈的工作原理。实验结果表明,该逆变器具有控制方式简单、输入电压范围宽及效率比较高等优点。

三相多电平电流型逆变器载波相移SPWM技术

载波相移正弦脉宽调制(Carrier Phase Shifted-Sinusoidal Pulse Width Modulation,简称CPS-SPWM)技术是一种优秀的开关调制策略,能够在较低开关频率下获得等效高频载波的效果,目前已较广泛地应用在电压型多电平逆变器(Voltage Source Inverter,简称VSI)中。首先分析了一类三相电流型多电平逆变器(Current Source Inverter,简称CSI)的工作原理;基于CPS-SPWM技术的调制机理,提出了该技术在该类多电平CSI中应用的可行性,并给出了具体实现方法。最后建立了三相五电平CSI实验系统,验证了CPS-SPWM技术在该类拓扑中应用的可行性和优越性。

载波移相SPWM并联变流器及其环流问题的研究

针对模块并联中的线路级并联,提出正弦脉宽调制的载波移相技术,使并联系统在原有开关频率基础上获得一个加倍的等效开关频率。通过对载波移相中每个模块的开关状态分析,得出载波移相导致模块之间形成环流,且各相的环流相互独立。公共直流母线条件下,环流包含零序和非零序成分。采用独立直流母线,能有效抑制环流中的零序分量。仿真结果验证了上述结论。

抑制电流纹波的模块化多电平直流变换器移相调制策略

模块化多电平直流变换器在采用传统载波移相脉宽调制时,如果各模块的输入及输出电压不一致,就会在电感上产生更大的电流纹波,增大电感的损耗,同时也不利于滤波器件的优化设计。针对这种情况,文中通过对电流纹波的频域分析,揭示了传统移相调制技术存在的问题,并确定了电流纹波幅值、各模块输入/输出电压与载波移相角之间的关系。以电流纹波中开关频率次谐波幅值最小为目标计算各模块的载波移相角,根据不同的工况调整移相角的算法,进而实现了一种电流纹波抑制的调制策略。对三模块级联的模块化多电平直流变换器进行了软件仿真和实验测试,仿真和实验结果都表明在各模块输入及输出电压不相等工况下,所提控制策略能够有效地抑制电流纹波,从而验证了所提控制策略的正确性和实用性。

基于载波移相技术的电铁电能质量治理方案

针对现阶段电气化铁路的电能质量治理的现状提出在电气化铁路车站附近装设无功补偿装置对供电电能质量进行治理。提出了多重化SVG并联运行与高压电容器组配合使用的补偿方案,设计了SVG的控制策略,并在控制策略中引入了载波移相技术。应用MATLAB/SIMULINK软件进行了建模仿真,仿真结果表明本文所设计的方案能够很好地实现对车站附近的供电电能质量的治理,而且载波移相技术的应用,提高了电力电子器件的等效开关频率,减少了SVG输出电流的谐波含量。仿真验证了文中设计方案的可行性和控制效果,有效提高了牵引供电系统车站附近的供电质量和稳定性。

载波移相SVPWM在级联STATCOM中运用的研究

在分析载波移相正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基础上,提出载波移相SVPWM算法。通过仿真证明了该算法不仅能实现传统载波移相SPWM的调制效果,且具有直流母线电压利用率高、电流调节能力强等特点。搭建了一套静止同步补偿器(STATCOM)样机,将载波移相SVPWM算法运用至其中,给出了控制策略,现场运行结果表明采用该算法的级联STATCOM具备良好的无功补偿与谐波抑制效果。

级联型高压变频器载波移相技术的探究

本文从理论上分析了载波移相技术的原理和数学分析,得出了载波移相技术的优越性,通过MATLAB仿真电路验证了该技术的优越性。

T型H桥级联多电平变换器的改进型脉宽调制策略

针对T型H桥级联变换器的拓扑结构及其调制策略进行分析和研究,提出了基于载波移相脉宽调制(CPS-PWM)的改进型调制策略。以单极倍频CPS-PWM所得的虚拟五电平波形作为T型H桥的输出目标,结合T型H桥变换器输出不同电平时的开关模式,遵循"改变最少个数开关管状态来实现输出电平改变"原则,逆向推导T型H桥变换器的PWM信号,并在此基础上给出基于T型H桥单元级联多电平变换器的调制策略。搭建了基于T型H桥级联的单相静止同步补偿器(STATCOM)样机,分析了T型H桥上、下电容均压策略,最后通过仿真和实验结果验证所提调制策略以及电容均压策略的正确性和可行性。

MMC的多载波调制策略对比分析

相比于传统直流输电技术,模块化多电平换流器型轻型直流输电系统MMC-HVDC(multi-level modular converter high-voltage direct-current)交流输出电压波形质量高,有良好的可扩展性,适用于多种电压和功率场合,而MMC调制策略对MMC系统的输出质量有很大影响,对调制策略进行研究很有必要。首先介绍了应用于MMC的载波移相调制(CPS-PWM)和载波层叠调制(LS-PWM)3种层叠方式的工作原理,并对CPS-PWM、PD-PWM、POD-PWM和APOD-PWM 4种调制进行了深入的对比分析;然后重点比较了4种调制策略在输出相电压谐波畸变率及等效开关频率等方面的表现,总结4种多载波调制的特点及应用场合;最后通过Matlab/Simulink搭建单端三相无源逆变MMC系统对4种调制进行对比分析,验证上述理论结果。