新型直驱风电系统中3L-NPC变流器中点平衡控制的研究

提出一种基于多相永磁同步发电机和二极管中点箝位三电平变流器构成的风电变换系统,并着重研究其中三电平变流器的中点平衡控制问题。通过比较现有各种不同平衡控制策略的谐波和损耗性能,提出新的解决方案。推荐的全功率变流器拓扑,通过三电平变流器的并联和串联组合及功率均衡控制,不仅可分摊发电机的功率,而且可自动抵消电容中点的低频脉动及直流漂移,谐波和损耗性能不受影响。最后,通过实验验证了新方案的有效性。

基于SVPWM的三电平变频器无中性线控制中点电位调节能力

目前,鲜有文献对三电平变频器无中性线下中点电位调节能力边界展开研究。为此,针对船舶三电平推进变频器无中性线控制需求,给出了基于空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的三电平变频器无中性线控制中点电压平衡策略。首先,理论推导了SVPWM策略下无中性线控制不同扇区下中点电位调节能力的边界,并在几种典型调制比下对中点电位调节能力进行了离线仿真验证,结果与理论相符;然后,搭建了控制器硬件在回路实时仿真平台,实验验证了基于SVPWM策略下中点电位控制的有效性及中点电位调节能力的准确性。相关研究结论可为推进变频器直流支撑电容设计及无中性线下变频器安全运行边界确定提供技术支撑。

基于调制比跟踪的三电平变换器VSVPWM策略研究

在采用虚拟空间矢量调制策略的二极管钳位型三电平变换器中,参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高,且虚拟中矢量幅值无法随着调制比的变化而调节电压畸变率.针对该问题,提出了一种减小线电压谐波畸变率的基于调制比跟踪的虚拟空间矢量调制策略.首先分析了传统虚拟空间矢量调制策略的小三角形区域划分方法,指出其参考矢量经过的小三角形区域多,电压畸变率高;然后提出了一种基于调制比跟踪的虚拟空间矢量调制策略,该策略在虚拟中矢量幅值与传统中矢量幅值的比值等于调制比时线电压总谐波畸变率取得的最小值;最后在Matlab/Simulink平台上验证了所提虚拟空间矢量调制策略,仿真结果证明所提出的调制策略简单、正确、有效.

三电平中点钳位变换器电容电压自平衡机理与均压控制策略

三电平中点钳位(3L-NPC)半桥拓扑输入端为电容串联结构,由于电路的非理想因素,存在电容电压不均衡问题。文中根据推导出的3L-NPC半桥等效电路,从时域角度详细分析了电容压差与电容电流的关系,表明3L-NPC具有自平衡特性,且其自平衡电流主要来自于负载电流的直流分量。基于此总结出2类均压控制策略:第1类,采用传统比例—积分或比例—谐振等调节器,加入特定变量反馈,以恢复3L-NPC自平衡特性;第2类,采用不破坏3L-NPC自平衡特性的调节器。根据第2类均压控制思想,提出了采用准谐振调节器的均压控制策略,可简化系统控制,降低系统成本。此外还给出了具备自平衡特性的双环控制方案,改善了系统的响应速度。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。

具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器方案

提出了一种改进的具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器的拓扑结构,该逆变器可被应用于具有轻型高压直流传输线的近海风电系统中。第四飞跨电容辅助桥臂的引入可以解决三电平中点钳位逆变器固有的中点失衡(包括直流漂移和电压脉动)问题。首先,具体阐述了第四桥臂的工作原理,接着对三种电压闭环控制方案及其控制性能进行了分析和比较。最后,仿真和实验验证了所提出的控制方案的有效性。

中点箝位型光伏并网逆变器调制策略及效率对比

传统三电平中点箝位(Three-level neutral point clamped,3L-NPC)半桥逆变器在高压大功率条件下,由于开关器件损耗不均衡而使其容量受限,因此衍生了多种NPC型三电平半桥拓扑。为了优化选取NPC型拓扑及调制策略,对4种3L-NPC型拓扑(二极管NPC、有源式NPC、层叠式NPC及有源层叠式NPC)的调制策略及开关器件损耗分布进行了对比分析,并研制了一台5kW的NPC型统一实验平台,进行了效率测试。理论分析与实验结果表明:(1)根据零电平续流路径的配置不同,NPC型拓扑主要有4种调制策略;(2)选取合理的NPC型拓扑及调制策略,不仅可以均衡器件损耗,而且系统效率基本不变,为逆变器的扩容奠定了基础。

基于虚拟磁链定向控制的改进型三电平NPC光伏并网逆变器研究

随着我国光伏发电规模不断扩大,装机容量屡创新高,三电平光伏逆变器已得到普遍应用。传统三电平NPC逆变器由于本身结构和负荷特性的原因存在中性点电压不平衡的问题,不能较好满足并网要求。提出通过在原有NPC拓扑前增加辅助电路形成一种改进型三电平NPC拓扑并结合虚拟磁链定向控制的方法,有效地解决中性点电压不平衡问题,提高并网电能质量,并适当降低设备成本。通过在MATLAB/Simulink上构建仿真平台验证了该方法的有效性和可行性。