一种基于3次谐波注入的并联三相四桥臂逆变器均流控制策略

三相四桥臂逆变器(3p4l)在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力,在此基础上采用3次谐波注入可以提高逆变器的直流电压利用率。若将多个三相四桥臂逆变器单元共直流母线并联,能够实现扩容。但是并联单元的电感电流若不采取控制,会导致环流问题,严重时会损坏逆变器。在基于平均电流均流控制策略的基础上,采用一种适用于模拟电路实现的3次谐波注入方式。由于主电路元器件参数的不对称性,并联单元各自生成的3次谐波不对称,增大了并联单元之间的零序环流。针对该问题,提出一种基于各并联单元3次谐波信号平均值法的三相四桥臂逆变器并联均流控制策略。在保留3次谐波注入的同时使得并联模块四个桥臂电感电流得到控制,消除环流,实现了并联桥臂均流。最后通过仿真和实验验证了控制策略的正确性。

自适应三次谐波注入的回接型LCL光伏逆变器共模谐振电流抑制方法

三电平逆变器具有损耗小、谐波低等优势,在非隔离型光伏系统中广泛应用。因其常采用中点回接型LCL滤波器抑制漏电流,易引发共模谐振电流,影响并网系统稳定性。为此,该文揭示了共模谐振电流的产生机理,研究了调制策略对共模谐振电流的影响。提出一种自适应3次谐波注入算法,有效降低了共模谐振电流。首先,为保证调制的正确性,推导了3次谐波注入系数的取值范围;然后,根据直流电压和调制度,提出了3次谐波注入系数的自适应律,以提升逆变器系统并网性能;最后,为便于工程应用,降低控制器的计算负担,推导了基于电流闭环控制的3次谐波注入实现方法,该方法计算量小、稳定性好、适用范围广。该方法为3次谐波注入调制算法的应用提供了理论支撑和实现途径,具有较强的工程应用价值。仿真和实验结果证明了不同工况下提出方法的正确性及有效性。

基于3次谐波无源注入法的谐波抑制技术

介绍了3次谐波注入抑制不可控整流电路进线电流谐波畸变的无源实现方法。采用Y接法电容器代替接地变压器作为3次谐波注入电路,并采用串联谐振电路提高3次注入电流的发生效率。分析了注入电路抑制进线电流谐波畸变的基本原理和谐波源的获得,研究了注入电路的基本特性,包括最佳注入条件、参数偏离谐振点的影响,以及固定注入电路参数条件下负载的动态变化范围等。实验结果表明,该方法具有比无源滤波更好的谐波抑制效果、比有源滤波更简单可靠的优点,应用前景较好。

三次谐波注入式五相永磁同步电机矢量控制策略

从矢量空间解耦的观点出发,建立了含有3次谐波磁场的五相永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor,PMSM)在旋转坐标系下的数学模型,揭示了绕组中各次谐波电流对机电能量转换所产生的不同作用,通过注入一定含量的3次谐波激磁电流,可以在提高电机输出转矩的同时,降低电机定子铁心的磁饱和程度。根据谐波注入前后逆变器功率容量保持不变的原则,通过理论推导和仿真分析,得到了电机输出转矩随3次谐波注入率的变化趋势,为五相PMSM的优化设计和性能分析提供了理论基础。设计了基于转子磁场定向的五相PMSM矢量控制系统,实现了对基波和3次谐波电流的解耦控制。仿真和实验结果验证了方法的正确性和可行性。

三次谐波注入下多相感应电机稳态性能分析

针对采用3次谐波注入的非正弦供电多相感应电机,该文提出一种基于等效电路与分布磁路法的稳态性能迭代计算方法,对3次谐波注入参数对于电机稳态性能的影响规律进行定量分析。结果表明,当3次谐波注入满足气隙磁通密度中3次谐波与基波“峰谷相对”,且3次谐波磁通密度幅值为基波的1/6时,谐波注入对电机稳态性能的优化效果达到最佳。以某型45kW十五相感应电机为对象进行计算与实验验证,结果表明,在气隙磁通密度最大值和电流有效值不变的情况下,采用3次谐波注入时的基波电压与输出功率相对无注入情况最大可提升约13%。

三次谐波注人式五相永磁同步电机DTC

为了提高五相永磁同步电机(PMSM)的转矩密度,给出了含有3次谐波磁场的凸极式五相PMSM在3种坐标系下的数学模型,揭示了绕组中3次谐波电流与3次谐波磁场相互作用可以产生恒定的电磁转矩。此外,提出了一种基于基波空间和3次空间的双坐标空间的直接转矩控制(DTC)策略。实验表明,该策略实现了基波转矩及磁链、3次谐波转矩及磁链的同时控制,系统动态响应迅速。

海洋工程船的电网谐波抑制方案和仿真研究

节能环保是国内外船舶的绿色发展道路.特别体现在海洋工程船的大型施工设备和施工设备的变频电力驱动技术上.简述了海洋工程船舶电网的谐波抑制思路,介绍一种谐波抑制的具体方案——3次谐波注入的高功率因数变流器,探讨了高功率因数无源变流器的设计电路,包括桥前采用3次谐波注入的高功率因数三相无源变流器的电路拓扑结构,并利用MATLAB 7.0/SIMULINK 6.0搭建了其仿真模型.仿真结果表明,使用3次谐波注入的高功率因数变流器既能对输入电流具有一定的谐波抑制效果又能提高功率因数.

改进型准Z源逆变器

为了解决传统Z源逆变器升压能力有限、阻抗网络中电容电压过大、输入电流不连续等问题,提出了一种改进型准Z源逆变器——开关电感升压型准Z源逆变器(SB/SL-q ZSI)拓扑。该拓扑除了具有传统准Z源逆变器的优点外,还实现了任意倍数的升压;相同电压增益下,降低了电容电压应力;较小的直通占空比即可获得较高的升压因子,增大了调制比范围,提高了输出电能质量和系统稳定性;同时新拓扑减少了电感和电容器件的使用,降低了系统的体积和重量。运用伏秒平衡法对其进行了理论分析,并采用3次谐波注入调制策略进行了仿真和实验,结果证明了新拓扑的正确性和优越性。

应用于VSC-HVDC输电系统中的新型混合脉宽调制技术

针对基于两电平电压源换流器(voltage source converter,VSC)的HVDC系统,为实现两电平VSC在获得较优谐波特性的同时,尽可能降低开关频率、提高暂态控制能力,文中提出一种将特定次谐波消除脉宽调制(selective harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)与3次谐波注入SPWM相结合的混合脉宽调制技术。运用"幂和理论",提出一种两电平SHEPWM非线性超越方程组求解算法,可显著降低运算量。通过构建稳态控制单元、状态监测器、暂态控制单元与选择器,较好地实现了混合调制的目标。并通过仿真加以验证,结果表明,此混合脉宽调制技术可提高VSC-HVDC工程的效率、可靠性及经济性。

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。

开关型电感准Z源逆变器

提出了一种用开关型电感阻抗网络来连接电源和逆变桥主电路的新型准Z源逆变器拓扑,称为开关型电感准Z源逆变器。与传统准Z源逆变器相比,开关型电感准Z源逆变器可以提高电压增益,具有明显的升压优势,而且对于给定的电压增益,也可以采用更大的调制度,从而保证良好的输出电能质量。并将简单升压控制策略和3次谐波注入调制策略分别应用于开关型电感准Z源逆变器进行仿真,仿真结果验证了新型逆变器的优越性和合理性,而且验证了3次谐波注入调制策略的优点。

扩展升压Z源逆变器及其控制策略的研究

Z源逆变器的Z源升压网络以其独特的优点正逐步取代前级buck-boost电路,成为逆变器研究的热点。但Z源升压网络升压范围有限。因此,在一些需要较高电压的应用领域Z源逆变器的应用受到了一定的限制。详细分析了一种扩展升压逆变器的工作原理,并引入了3次谐波注入调制策略,通过与传统简单升压控制策略的比较,验证了3次谐波注入调制策略在相同电压增益下能有效减小直流电压应力和电容电压,调制度相同时能大大提高逆变器的输出电压。仿真分析验证了上述结论。

开关磁阻电机单极性正弦励磁研究

为提高开关磁阻电机运行性能,降低转矩脉动,分析了在单极性正弦电流激励下的电机状态。在单极性正弦激励条件下,电机转矩方程分为两部分:前者为平均转矩分量,后者是转矩脉动量。为减小转矩脉动,提出一种在直流偏置电流中注入3次谐波电流的方法。通过分析电机铜耗,得到选择合适的电流比能够使得单位转矩下铜耗最小的结论,并给出了具体比值。实验表明,该方法能够有效控制绕组电流,实现了单极性的交流电流控制;3次谐波注入后能够减少转矩脉动。该控制方法简单、易于实现,且能有效抑制转矩脉动,在中低速低成本应用场合有一定应用前景。

MMC线性调制区扩大方法及其对桥臂功率波动影响的统一分析模型

为了通过扩大线性调制区实现模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)运行特性和体积成本的优化,分析了3次谐波注入和全桥子模块负电平输出对MMC线性调制区的影响,建立了综合计及3次谐波注入和负电平利用因素的MMC线性调制区统一分析模型,得到了综合计及两方面因素影响的最大调制比解析表达式。建立了桥臂功率波动随调制比变化的解析分析模型,揭示了在有功功率工况下桥臂基频功率波动随调制比的提高存在一个极低点。基于一个400 kV/1250 MW的MMC实例,对几种线性调制区扩大方式对MMC参数设计和桥臂功率波动的影响进行了对比分析,通过3次谐波注入和负电平利用的协调配合,可以使MMC调制比运行在最优点附近,大幅降低子模块电容电压波动。数字仿真结果验证了所提分析模型的正确性,并表明了3次谐波注入和负电平利用的协调优化运行方式的有效性。

PWM供电对永磁同步电动机的性能影响及谐波抑制

针对PWM(Pulse Width Modulation)供电系统谐波含量大对电机性能影响较大的问题,提出一种基于Simplorer+Maxwell二维磁场瞬态场永磁同步电动机建模与联合仿真的方法,并基于仿真基础进行谐波补偿以减小电机的转矩脉动.借助Maxwell建立电机仿真模型,借助Simplorer建立电机控制模型,通过设置联合仿真接口实现了电磁场数值分析,并在数值分析基础上采用3次谐波注入法减小电机转矩脉动.经仿真分析证明了该联合仿真方案的可行性和系统模型的正确性以及3次谐波注入法的有效性,兼具仿真精度高、实时性等特点.

基于全扇区统一占空比函数的Ⅰ型NPC三电平SVPWM载波化算法

Ⅰ型中性点钳位(neutral point clamped, NPC)三电平变流器作为中大容量新能源发电系统的核心设备,其调制策略直接影响变流器的能量转换效率、谐波特性和运行控制特性等。鉴于Ⅰ型三电平变流器的传统空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)策略在实施过程中包含大量三角函数运算,基于三相静止坐标系进行调制算法的大小扇区判断和矢量作用时间计算等,并通过归纳整理,按照单调制波双载波的载波化思路,获得了适用于全扇区的三相统一的占空比函数。借助该占空比函数,变流器的数字控制器仅需通过简单的关系运算和数值计算,便可获得变流器功率管的控制信号,省去了大量三角函数计算,节约了硬件资源。此外,将SVPWM与正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, SPWM)+3次谐波注入调制算法进行对比,从调制波层面,揭示了这2种调制算法之间的内在差异。最后,通过仿真验证了该算法的有效性。