基于DMWPWM的三电平NPC变流器闭环控制策略研究

双调制波载波调制策略(DMWPWM)可实现三电平中点钳位(NPC)变流器在全调制度、全功率因数范围无直流电容电压低频波动。对比3类双调制波载波调制策略的直流电压利用率、器件开关损耗和输出电流谐波畸变率(THD),得到最优双调制波载波调制策略,但其本质为开环控制,难以抑制非调制因素引起的直流电容电压不平衡。应用一种基于双调制波载波调制的直流电容电压闭环控制策略,实现中点电位平衡。仿真结果验证了理论分析的可行性与有效性。

基于DMWPWM的三电平NPC变频器改进效率优化调制策略

针对双调制波载波调制策略(DMWPWM)开关损耗大、效率低的问题,提出了效率优化调制策略,对效率优化策略的调制波解析式进行优化,得到基于DMWPWM的三电平中点钳位(NPC)变流器改进效率优化调制策略。通过引入奇数周期DMWPWM策略+偶数周期DMWPWM策略构成改进效率优化调制策略,推导该调制策略调制波的解析式,并使调制波尽量为其最值来减少开关动作、降低系统开关损耗,该策略可兼顾系统效率同时实现中点电位平衡。通过仿真与实验证明,该策略在10%~100%负载时的系统效率比DMWPWM提高0.3%~0.5%左右,说明改进效率优化策略的可行性。

基于双组双调制波的PWM方法

中点电位平衡问题是二极管箝位型三电平逆变器固有的问题。本文研究了一种能够消除中点电位低频波动的PWM调制方法的性能。该方法是通过对调制波进行分解并注入两组大小相等方向相反的零序分量,在增加载波边界值降低调制产生的开关频率的同时,依据产生的两组大小相等方向相反的平均中点电流对中点电位进行调控。本文对逆变器直流侧初始电容电压不同的情况进行了分析及研究,同时对该调制策略下的逆变器低频电压特性进行了仿真研究。仿真结果验证了该调制方法的优越性。

三电平双组双调制波载波脉宽调制方法

中点电位不平衡问题是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)逆变器的固有问题,目前的中点电位平衡方法或者在部分条件下无法完全消除中点电位低频波动,或者存在开关频率偏高的问题。提出一种双组双调制波载波脉宽调制(double-group double-modulation-wave carrier-based pulse width modulation,DGDMWPWM)方法。DGDMWPWM由平均中点电流大小相等方向相反的两组双调制波根据中点电位的方向进行切换调制,既能完全消除三电平NPC逆变器的中点电位低频波动,又具有开关频率较低的优点。详细阐述该脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的基本原理,并通过仿真和实验研究验证了该PWM的有效性。