一种级联H桥型电力电子变压器电磁暂态解耦与仿真模型

电力电子变压器电磁暂态详细模型存在矩阵维数高、仿真步长小、速度慢的问题。基于半隐式延迟解耦电磁暂态仿真方法,该文将其应用于级联H桥型电力电子变压器的电磁暂态快速仿真研究中,提出一种解耦电路简单、导纳矩阵恒定、易于并行、仿真效率高的解耦和快速仿真方法。该文首先从状态方程出发,利用矩阵分裂和延迟技术,建立双有源桥的半隐式延迟解耦模型;然后给出外端口及级联H桥采用不同串、并联组合时的等值解耦电路,实现了各变换级以及不同模块间的细粒度解耦,给出了计算流程,并分析了方法的特点。最后,通过算例验证了该文方法的准确性和有效性。

级联H桥型电力电子变压器平均值模型

针对电力电子变压器仿真效率较低和死区效应越来越显著的问题,基于级联H桥型双有源桥结构电力电子变压器,提出一种考虑死区效应的平均值模型。首先,计及寄生参数将双有源桥单元简化为一阶RL电路,分析各个死区工况下电压电流特性,求解电流的平均化解析表达式,通过等效电流源代替全桥及高频变压器实现对双有源桥单元的平均值建模。其次,基于状态空间平均法,通过占空比将H桥整流单元各工况整合为一个统一的模型,进而使用受控源代替H桥整流单元与交流电网、双有源桥的接口电路。最后,建立输入侧串联输出侧并联型的级联H桥型电力电子变压器平均值模型并给出计算流程。在PSCAD/EMTDC仿真软件上分别搭建电力电子变压器详细模型与平均值模型,仿真结果表明所提出的模型具有较高的精度和运行效率。

载波轮换调制在级联H桥型STATCOM中的应用

级联H桥型静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)通过调节单模块有功功率来达到均压的目的,但是会对输出无功电流产生影响。首先对单极倍频调制过程进行双重傅里叶分析,从理论上分析载波移相与单极倍频相结合的调制算法对单模块有功功率的影响,然后提出一种模块间载波轮换的新型调制算法,并且针对模块间如何进行同步切换以及在调制波过零点处切换的问题,给出一种在多DSP系统中的实现方案。该调制算法在不影响输出电压与输出电流质量的同时,从理论上解决了单模块有功功率不平衡的问题。仿真与实验结果验证了这种调制算法的正确性与可行性。

级联H桥型SVG直流侧电压平衡控制方法

级联H桥型SVG是目前大容量无功补偿装置的最佳方案之一,直流侧电压的稳定与平衡是保障装置可靠运行的必要条件。建立和分析了级联H桥型SVG的等效数学模型,推导了直流侧电压的波动过程,在此基础上分析其相间有功功率交换过程,并提出了一种基于零序电压控制的直流侧电压平衡的三级控制方法,即全局直流侧电压平衡控制、相间直流侧电压平衡控制和相内直流侧电压平衡控制,从而很好地解决了直流侧电压平衡控制问题。最后选取单相两个H桥单元的主电路结构进行仿真和实验分析,验证该方法的有效性。

H桥型三电平IGCT逆变电路工况分析与实验验证

在简要介绍五相H桥型三电平逆变电路结构的基础上,结合逆导型集成门极换流晶闸管(intergrated gate commutated thyristors,IGCT)器件的开关特性与移相空间矢量调制策略,给出逆变电路的静态工况。在动态工况的分析中,考虑到H桥型结构的独立性与对称性,将多相逆变电路简化为单相单桥臂电路展开讨论。根据功率器件的切换顺序与负载电流的方向,单相单桥臂逆变电路的动态切换过程可划分为4种情况分析,对电流临近换向时特殊状态下的工况切换进行说明。单相动态工况的分析可直接应用于多相H桥逆变系统之中。实验结果证明了理论的正确性。

一种H桥型高压直流断路器的拓扑结构和故障隔离策略研究

为降低混合式高压直流断路器的昂贵造价,提出了一种H桥型高压直流断路器,并对其联接于直流正负极时不同的故障隔离控制策略分别进行了研究。H桥型高压直流断路器沿用了混合式高压直流断路器的关键部件和断流理念,利用H桥结构特有的电流流向特性,对混合式直流断路器内的关键部件进行了整合,通过重新布局使得直流断路器内的IGBT个数大幅减少。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比于混合式高压直流断路器,H桥型高压直流断路器的投资成本大幅降低。为验证H桥型高压直流断路器及其故障隔离策略的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了H桥型高压直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。

基于不对称规则采样法的级联H桥型变流器CPS-SPWM输出电压谐波特性分析

对基于不对称规则采样法的级联H桥型多电平变流器的CPS-SPWM输出电压的谐波特性进行了分析研究。通过理论分析、仿真和实验验证,得出以下结论:在三角载波频率ωc远大于调制波频率时,N级联变流器的CPS-SPWM输出电压的基波分量在相位上滞后正弦调制波1/4个载波周期;谐波主要分布在偶数倍的Nωc附近,且呈奇数次分布。

改进型级联H桥型DSTATCOM装置n+1冗余容错控制策略

基于单位功率因数四象限H桥整流器的直流电容电压的均衡控制方法,提出了一种应用在级联H桥型DSTATCOM装置中的改进型n+1冗余容错控制策略。该策略采用实时调节故障相中非故障单元直流侧电容电压的方法,来保证装置故障后的正常运行。其主要特点是故障相在故障前后各功率单元的直流侧电压不相同,根据装置运行容量要求在故障后作相应的调整,从而在装置正常工作时,能够有效提高各功率单元的直流侧电压利用率,降低功率器件的开关损耗、du/dt以及故障率。此外,为了保持装置的CPS-SPWM输出电压在故障前后良好的谐波特性,采用调整故障相载波频率的方法,对该相非故障单元的CPS-SPWM脉冲生成时序作了相应的调整。实验结果表明,采用该故障容错控制策略,当装置出现冗余度以内的功率单元故障时,装置能够及时调整故障相输出功率,装置的补偿性能在故障后不受影响。

双H桥型直流电网潮流控制器的控制策略

分析了双H桥型直流电网潮流控制器的工作原理,明确了被控电流、电容电压接入位置和电容电流的关系,并在此基础上利用状态比较方法对各开关状态进行了控制器设计。还以舟山五端柔性直流输电系统为背景,构建直流电网,在PSCAD/EMTDC中进行模型搭建和仿真计算,分析了潮流控制器出口电流、电容电压以及脉冲频率的响应特性,分析结果验证了所提控制策略的有效性。

级联H桥型静止同步补偿器触发脉冲的快速生成方法

详细分析基于对称规则采样和不对称规则采样的正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)脉冲生成方法的特点,并介绍一种应用在级联H桥型变流装置中的载波相移正弦脉宽调制(carrier phase-shifted sine pulse width modulation,CPS-SPWM)脉冲生成时序,在此基础上,提出一种基于不对称规则采样的CPS-SPWM脉冲的快速生成方法。分析研究基于该方法的级联H桥型变流装置输出电压的基波特性。理论分析、仿真和实验结果表明,该方法相对基于对称规则采样的CPS-SPWM脉冲生成方法,既没有增加采样频率,也没有增加计算工作量。同时,装置输出电压的基波分量不仅延时缩小1半,仅滞后调制波1/4个载波周期,而且幅值有所提高,波形的不对称性也有所改善。

级联H桥型变流器直流电压均衡控制

在分析变流器直流电容充放电状态和功率器件开关状态之间关系的基础上,提出了一种改进的适用于整流、无功补偿、谐波电流抑制等场合的级联H桥型变流器直流电压均衡控制方法。根据变流器交流侧能量传递方向合理地选择开关函数,调整变流器各个直流电容充放电状态,实现直流电压的均衡控制。调节均衡控制周期,可以改变直流电压均衡速率,调整均衡算法对开关频率的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明了所提直流电压均衡控制方法的有效性。

单相H桥型MMC直接功率控制策略研究

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的研究主要集中在三相系统,很少有文献对单相MMC展开分析研究。文章分析了一种单相H桥型MMC的拓扑结构,建立其数学模型;通过构造和实际交流量成正交关系的虚拟交流量,提出一种基于αβ坐标系的直接功率控制(Direct Power Control,DPC)策略;单相MMC桥臂电流中的二次分量将流入直流侧,为此利用准比例谐振控制器设计环流抑制器;最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,结果验证了所提出控制策略的有效性。

H桥型IGBT直供成套电源

提出了一个由TL494为核心组成的大功率开关电源电路。电路具有工作可靠 ,效率高 ,体积小 ,重量轻的特点。

五相五电平H桥型逆变器的空间矢量控制策略

针对船舶电力驱动过程中,多相多电平H桥型逆变器空间矢量数量众多,不宜采用传统空间矢量脉宽控制的问题,提出了一种简化的五相五电平二极管中点箝位H桥型逆变器的空间矢量脉冲宽度调制算法。该方法采用相移控制的思想,将五相五电平H桥型逆变器作为2个由单桥臂组成的五相分别予以控制,并通过合适的工作电压矢量及开关作用顺序,在一个开关周期内分配各基本电压矢量的作用时间。针对中点电位平衡,提出利用冗余小矢量,结合中点电流方向的控制算法予以调节,并对其进行了仿真验证,结果表明该算法具有很好的工程应用价值。

基于空间矢量脉宽调制的5相H桥型逆变器谐波控制

针对H桥型逆变器的结构特点,分析了5相H桥型逆变器空间矢量在各子空间上的分布及其在各子空间中的对应关系,提出了3次谐波注入的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法;由于输出电压中含有大量5的倍数次谐波,所以分析了载波脉宽调制(CPWM)与SVPWM的内在本质关系,求解出了这些特定次数谐波电压关于各H桥有效导通时间的函数表达式。在此基础上,提出了通过重新调节各功率管开通时间来抑制这些特定次数谐波的控制方法,并针对调制波不同的几种情形下进行了实验验证。实验结果表明,这种改进的SVPWM控制算法不仅可以很好地实现对基波、3次谐波幅值和相位的控制,而且可以消除输出电压中的特定次数谐波。

级联H桥型电力电子变压器的闭锁状态等效建模方法

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)是未来交直流混合配电网的关键设备,对其进行多工况高效仿真的一个关键难点为闭锁等效建模。该文提出一种适用于级联H桥型PET(cascaded H-bridge based PET,CHB-PET)闭锁状态的等效建模方法。首先,以一个实际算例说明闭锁状态的电路特征;其次,经过合理简化后,推导部分闭锁和完全闭锁状态下的戴维南-诺顿等效参数;然后,分析闭锁等效模型的3种实施方式,提出一种与非闭锁模型共用状态变量存储单元的集成方法;最后,在PSCAD/EMTDC软件中搭建典型的10kV/3kV三相CHB-PET系统,并进行启动、电压暂降及直流故障闭锁工况仿真。结果表明,与详细模型相比,所提闭锁等效模型具有足够的仿真精度。

新型单H桥型有源滤波器的研究

单H桥型有源滤波器是一种新型的谐波及无功动态补偿装置，具有良好的补偿性能以及扩展方便等优点。其中，控制直流侧电压为适当值是保证并联电力有源滤波器具有良好补偿性能的一个重要因素。在介绍单H桥型有源滤波器基本原理的基础上，分析了直流侧电压控制的原理，最后给出仿真波形。

基于HPWM调制的级联H桥型多功能串联补偿器的研究

公用电网欠发达地区的铁路电力电源有时直接利用牵引变电27.5 kV电源,并通过变压器向铁路配电所提供10 kV电源。这样的供电方式存在电压波动大、谐波含量高等严重的电能质量问题,对供电负荷影响巨大。基于此,提出一种基于混合脉宽调制(HPWM)的级联H桥型串联补偿器。该串联补偿拓扑通过采用基波电压控制和谐波电压、电流控制的混合控制策略,同时结合低频和高频优化混合调制方法,在不影响THD的情况下,降低了总开关频率且提高了10 kV侧电能质量。所提拓扑及方法不仅能够实现负载基波和谐波电压的补偿,而且在10 kV侧电压正常或波动时均能够对负载产生的谐波电流进行隔离。同时,基于控制目标对调制信号进行了优化分配,采用HPWM调制在保证较高质量多电平输出波形的同时有利于降低开关损耗。最后,仿真验证了理论分析的正确性。

H桥型驱动电路设计

介绍了在仪表、电机中被广泛使用的H桥型驱动电路的原理和几种典型应用的电路设计。

载波相移SPWM级联H型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合。这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。文中将这种变流器用在有源电力滤波器这样大功率场合,在并联有源电力滤波器系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥;而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联 H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。