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     

多电平逆变器延时叠加SVPWM调制方法的研究与实现

载波移相SPWM调制方法存在开关损耗大、直流电压利用率低等不足,且不易于和矢量控制、直接转矩控制等高性能的控制系统相结合。SVPWM调制方法因具有直流电压利用率高、动态性能好、易于数字化实现等优点在两电平控制领域得到了广泛的应用,但直接应用于多电平逆变系统由于开关状态过多导致不易实现。采用一种新型的延时叠加SVPWM调制方法,在不增加算法复杂性的前提下,把SVPWM调制方法应用到级联H桥高压变频器系统中,通过Matlab仿真并在实验室380V三单元级联变频器设计项目中对其进行测试,仿真与实验结果有力地证明了这种调制方法的的可行性和正确性。     

级联H桥整流器的双调制轨迹控制研究

级联H桥多电平整流器的直流侧电容电压平衡问题是影响变换器整体性能的主要问题之一.从安全工作区和负载功率分配角度讨论了该问题产生的原因,并给出了级联H桥多电平整流器直流侧电容电压平衡的边界条件,在此基础上提出了双调制轨迹法,并给出了双调制轨迹法的逻辑代数描述及通用算法,使其可扩展到多H桥级联的场合.通过使用提出的控制策略,级联H桥变换器交流侧电压合成点可被强制落在边界条件上,从而可在更大的负载不平衡区间上实现直流侧电容电压的平衡.仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

MMC电容电压均衡控制系统设计及实现

保持子模块的电容电压均衡是MMC安全可靠运行的首要控制任务之一。为了简化SVM算法,利用两电平移相空间矢量调制算法实现MMC的多电平调制,假设MMC拓扑上同一级的三个半桥子模块构成一个等效的三相子模块,在α′-β′坐标系上对三相子模块进行两电平SVM调制,相邻三相子模块的参考电压采样信号移相Δθ。为了实现子模块的电容电压均衡控制,采用循环分配PWM信号的方法。并以一个桥臂级联5个半桥子模块的电路模型为例,设计控制系统,并完成实验。实验结果表明所提出的方法以及设计的系统成功实现了电容电压均衡控制,达到了预期的效果。     

基于DSP的载波移相多电平PWM实现方法

载波移相 PWM 方法适用于单元级联型多电平电路,其实现的关键问题在于如何实时产生大量的PWM 控制信号。在分析多电平逆变器拓扑结构和控制策略的基础上,针对载波移相 PWM 控制方法,提出了适用于 DSP 实时控制的离散自然采样算法;并基于 TMS320LF2407 数字信号处理器,完成了三单元级联逆变器的载波移相控制实验。实验结果表明,本算法程序简洁,占用资源少,实时性强。     

普通空间矢量法在级联多电平载波调制中的应用

空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实质是加入了某种零序分量的调制方法,实现的优化是提高输出电压的范围和减小开关损耗,本质实现方式是通过改变零空间矢量的放置位置。分析在两电平中SVPWM与载波脉宽调制之间存在的关系,并通过仿真将不连续调制引入到级联多电平载波调制中,以此验证空间矢量调制在级联多电平中可以实现并且可以得到与在两电平中相似的结果。     

基于CPS-SVPWM调制的MMC-STATCOM简化算法研究

针对模块化多电平换流器(MMC)难以实现多电平SVPWM技术,提出了基于CPS-SVPWM调制的MMC控制算法。该算法是将MMC等效看作上、下2N个三相半桥的串联,合理布置两电平SVPWM生成模块的位置后,结合载波移相技术,实现多电平输出。最后,在电力系统仿真分析软件PSCAD/EMDTC中搭建了基于模块化多电平换流器的五电平STATCOM仿真模型,结果表明基于CPS-SVPWM调制的MMC简化算法简单,控制效果好,电压利用率高,可以很好地应用到多电平MMC的控制领域,从而也验证了文中所提出的控制方法的有效性和可行性。     

一种多电平逆变器故障诊断与容错控制策略

针对逆变器开关元件的开路故障,提出一种级联H桥多电平逆变器故障诊断与容错控制策略。 在不改变级联H桥多电平逆变器电路拓扑的情况下,通过快速傅里叶变换(fast fourier transform, FFT)和主元分析(principal component analysis, PCA)对逆变器原始开路故障数据进行了预处理和特征提取,构建贝叶斯网络(Bayesian network, BN)对级联H桥多电平逆变器开关元件的故障进行快速诊断,根据诊断的结果,基于变载波和调制波电压重构容错控制方法,使逆变器输出电压仍能满足系统平稳运行的要求,通过仿真与试验验证了该策略具有良好的诊断及容错控制性能。     

基于SPS-SPWM的独立电源级联型多电平变换器研究

为避免SPS-SPWM逆变模块多重化需要笨重昂贵的叠加变压器，使高压大功率变换器频谱特性更加优化．提出了一种采用SPS-SPWM模式的独立电源级联型多电平变换器．阐述了工作原理，调制载波方法，分析了频谱特性，并给出了仿真结果．     

通用SPWM发生器的实现及脉冲竞争消除新方法

为实现载波移相(CPS)正弦脉冲宽度调制(SPWM)策略在级联配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)中的应用,设计基于现场可编程门阵列（FPGA）芯片的载波移相通用多路SPWM发生器,载波频率、级联数可通过上位机进行选择.介绍通用多路SPWM发生器的设计原理、硬件结构及其通用性设计方法.针对大功率级联多电平逆变器较低器件开关频率时SPWM调制存在的脉冲竞争现象,分析产生机理并采用在三角波的升、降半周期内限制PWM信号翻转次数的新方法予以消除.在10 kV/2MVar的DSTATCOM装置上进行验证实验,实验结果证明所设计SPWM发生器准确、可靠以及脉冲竞争消除新方法的优越性．     

通用SPWM发生器的实现及脉冲竞争消除新方法

为实现载波移相(CPS)正弦脉冲宽度调制(SPWM)策略在级联配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)中的应用,设计基于现场可编程门阵列（FPGA）芯片的载波移相通用多路SPWM发生器,载波频率、级联数可通过上位机进行选择.介绍通用多路SPWM发生器的设计原理、硬件结构及其通用性设计方法.针对大功率级联多电平逆变器较低器件开关频率时SPWM调制存在的脉冲竞争现象,分析产生机理并采用在三角波的升、降半周期内限制PWM信号翻转次数的新方法予以消除.在10 kV/2MVar的DSTATCOM装置上进行验证实验,实验结果证明所设计SPWM发生器准确、可靠以及脉冲竞争消除新方法的优越性．     

混合级联多电平变换器拓扑与调制策略研究

多电平变换器的调制策略与其主电路拓扑密切相关．基于3种多电平变换器的拓扑特点，给出了一种混合级联多电平变换器，分析了它的几种调制策略和频谱特性，并进行了电路仿真．仿真验证了结果的正确性．     

多电平无扇区SVPWM逆变的动态矢量控制研究

针对传统多电平SVPWM算法需要三角函数运算和大小扇区判断的缺陷,建立了120°坐标系下无扇区空间矢量调制方法.基于传统多电平SVPWM矢量动作的规律,提出了动态矢量控制策略.新优化方法将算法进行统一,并能推广到更高的多电平逆变环境.在Matlab环境下的仿真验证了结论的正确性及可行性.     

级联多电平逆变器在STATCOM的应用研究

随着多电平变换器在高压大功率方面的广泛应用,针对目前静态同步补偿器(STATCOM)存在的问题,提出了将级联多电平逆变器作为STATCOM的主拓扑,运用相移SPWM(PSSPWM)进行调制的解决方案,该方案既能省去庞大笨重的变压器,减小功耗;还可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量.文章详细阐述了其工作原理和控制方法,并通过MATLAB仿真实验验证了方案的可行性.     

60°坐标系下新型模块化多电平变流器空间矢量脉宽调制的简化通用算法

对任意电平逆变器在60°坐标系下的空间矢量脉宽调制通用算法进行研究;并在此基础上推导出了多电平与两电平电压矢量之间的作用时间矩阵;为了减小输出电压波形畸变率,降低开关的损耗,对冗余电压矢量的选择方法和最优合成顺序进行了确定,最后,在PSIM中搭建了模块化多电平的仿真模型,并将基于60°坐标系的空间矢量调制算法用程序实现,证明该简化算法的通用性和正确性,仿真实验也证明随着电平数的增加,输出线电压波形越接近正弦波.     

模块化多电平换流器常用调制策略的对比分析

模块化多电平换流器(MMC)常用调制方式包括载波移相调制(CPS-PWM)、载波层叠调制(CLS-PWM)以及最近电平逼近调制(NLM)。为提高MMC工作效率,方便针对不同应用条件选取合适的调制方式,本研究采用Matlab/Simulink虚拟仿真方法,对以上调制方式从开关频率、谐波分布、谐波畸变率等方面进行仿真,并对仿真结果进行比较,得到结论:CPSPWM方式在MMC电平增多后更便于滤波,但算法也更加复杂,较为适用于十几电平或者二十几电平场合;CLS-PWM中的三种方式在电平增高后,谐波仍较为分散,但在十电平以下时就能达到较低的谐波畸变率,适合应用于电平数不多的场合;NLM开关损耗小,调制简单,但波形质量在电平数少的时候相对较差,在高电平时较为适用。     

采用三次谐波注入法的多电平级联H桥逆变器

阐述了级联H桥七电平逆变器拓扑结构和工作原理,分析了比较多电平逆变器常用PWM调制技术的优缺点,得出采用三次谐波注入方法控制多电平逆变器具有两个突出优点:电压调制度可以达到1.15;由N个单元组成的H桥逆变器的负载电压等效开关频率是每个单元开关频率的N倍.通过Matlab/Simulink仿真软件和DSP实验装置对三次谐波注入法多电平逆变器进行了仿真和实验研究,结果验证了该方法的正确性和可行性.     

CLLC型三电平双向DC/DC变换器混合控制策略

CLLC型三电平双向DC/DC变换器采用变频移相混合控制策略。该控制策略结合变频控制与移相控制的优点,让变换器输出电压在宽泛范围内进行高效率的工作,且在不需要辅助电路下实现开关管和整流管的软开关。作者对CLLC型三电平双向DC/DC变换器变频、移相控制工作原理进行分析,分析软开关条件,计算工作区域,划分变频、移相工作范围,最后在MATLAB/Simulink平台上搭建仿真模型,仿真结果显示:输入电压范围宽,具有良好软开关特性。     

一种新型模块化多电平DC-DC变换器北大核心

具有损耗小、传输容量大优点的高压直流电网被认为是建立大容量能量传输系统的关键,而为实现不同电压等级的直流电网互联,迫切需要一种适应于高压大功率场合的直流变压器（DC-DC变换器）.基于模块化多电平技术设计了基于半桥子模块拓扑的三相DC-DC变换器,采用等效电路的方法分析了其工作原理、电压变比和有功功率传输.变换器采用双环的直接电流控制,并针对变换器两侧设计了不同的控制策略,一次侧给定移相角并采用定交流电压控制,二次侧采用定直流电压和定无功功率控制.变换器利用最近电平逼近调制和基于排序算法的子模块均压策略.最后在PSCAD/EMTDC环境下仿真验证了变换器的直流变压能力以及控制策略的合理性.     

一种新型模块化多电平DC-DC变换器

具有损耗小、传输容量大优点的高压直流电网被认为是建立大容量能量传输系统的关键,而为实现不同电压等级的直流电网互联,迫切需要一种适应于高压大功率场合的直流变压器(DC-DC变换器)。基于模块化多电平技术设计了基于半桥子模块拓扑的三相DC-DC变换器,采用等效电路的方法分析了其工作原理、电压变比和有功功率传输。变换器采用双环的直接电流控制,并针对变换器两侧设计了不同的控制策略,一次侧给定移相角并采用定交流电压控制,二次侧采用定直流电压和定无功功率控制。变换器利用最近电平逼近调制和基于排序算法的子模块均压策略。最后在PSCAD/EMTDC环境下仿真验证了变换器的直流变压能力以及控制策略的合理性。