能量回馈型高精度加载电机驱动器拓扑研究

为了减小电动负载模拟器的输出转矩脉动,提高其加载精度,多电平结构被越来越多地应用于加载电机驱动器拓扑.为进一步提高系统频宽,回收加载电机的制动能量,提出了一种基于多电平变换技术、能量可双向流动的驱动器拓扑结构,并对其工作原理与控制方法进行了详细分析.仿真和实验结果表明,提出的新型驱动器加载精度较高,并且在无扰跟踪正弦转矩加载实验中,双十指标下频宽达10Hz,较之传统驱动器在加载性能上有较大幅度的提高.     

带储能单元的新型多电平逆变器及其控制算法

为了提高高压大容量变频器的性能,各式新型多电平变换器拓扑结构纷纷被提出。本文将传统的二极管钳位型三电平结构(从逆变器)与H桥级联型结构(主逆变器)相结合,提出了一种带储能单元的新型混合多电平逆变器拓扑结构。在该拓扑中,只有主逆变器是需要电源供电的,而从逆变器则不需要电源供电,其母线直接连接在悬浮的超级电容上。从逆变器可以作为能量存储装置,实现电机制动能量的存储再利用,提高系统的效率;在动态过程中,悬浮电容的电压可以通过一定的控制算法始终保持稳定。本文通过仿真和初步的实验验证了该拓扑及其控制算法的可行性。该拓扑结构有着广泛的应用前景,尤其是在电力机车和舰船推进等需要频繁启制动的独立电源系统中。     

多电平变换器拓扑关系及新型拓扑

多电平变换器在高压大容量电力电子及交流调速系统中已经得到了广泛应用.本文对多电平发展的历程进行了回顾,分析了多电平拓扑结构之间的联系,提出了通用多电平拓扑简化成其他多电平拓扑所要遵循的规律.在此基础上,提出了两种新的拓扑结构,并对其工作原理和控制方法进行了仿真研究.仿真结果验证了所提出的拓扑和控制方法的可行性,也进一步...     

一种单相四象限五电平变换器

为了驱动高压大容量电机并将电机制动过程中的能量回馈入电网,提高电能的利用效率,提出了一种单相四象限五电平变换器。针对提出的拓扑结构,分析了变换器的工作模式,并建立了开关模型,并得出了开关脉冲与系统输出电压之间的关系。讨论了变换器不同开关状态下系统的等效电路,提出了一种判断开关状态是否合法的策略。分析了变换器中的电容电压均衡控制问题,提出了一种优化调制策略,给出了开关状态的计算流程图,实现了变换器的多电平输出。建立了实验样机平台,实验结果表明,提出的变换器可实现五电平输出,系统的控制策略和调制算法有效可行。     

一种新型不对称型多电平逆变器

传统级联H桥多电平逆变器增加电平数就需增加级联H桥数量,相应地增加了更多的开关器件.为了提高多电平逆变器的电平数以及使用更少的开关器件数,提出一种不对称型多电平逆变器新拓扑结构.该拓扑结构可以用更少的开关器件生成更高的输出电压电平数,降低了电路复杂性和成本.通过Matlab/Simulink搭建15电平不对称型多电平逆变器模型验证该拓扑的正确性,仿真和实验结果证明了新型多电平逆变器能够用更少的开关器件生成更多电平数的较高质量的输出电压.     

一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构

在交流电动机调速领域,大容量多电平变换器的应用越来越广泛,为了改善系统性能,各种各样的多电平拓扑结构被提出.本文提出了一种新颖的混合级联式多电平拓扑结构,该结构将传统的H桥逆变器(主逆变器)和二极管钳位型三电平逆变器(从逆变器)结合起来,串联为电动机供电,而这其中仅仅只有主逆变器需要电压源.这种新型的拓扑结构由于增加了从逆变器作为辅助单元用于能量存储,可以提高系统的效率,一定程度上实现电动机的四象限运行.相比传统的H桥逆变器,该拓扑可以减少输入电压源的数目;当电动机以稳定速度运行时,从逆变器可以为负载提供无功能量.该拓扑结构在电力机车和大型舰船推进系统等领域有着广泛的应用前景.     

基于多电平逆变器通用组合拓扑结构的调制策略研究

以级联型多电平逆变器拓扑结构为基础,提出了一种多电平逆变器通用组合拓扑结构的构成原则,对多电平逆变器拓扑结构的研究进行了统一.根据该通用拓扑结构所提供的自由度,构造出了几种新型的组合拓扑结构.同时,基于传统的应用于多电平逆变器的多载波SPWM调制策略,提出了对应于组合拓扑结构的组合调制策略,根据所提出的组合调制策略,很自然地产生了一种基于移相理论的SVPWM.仿真及实验结果验证了组合拓扑结构及组合调制策略的有效性,为多电平逆变器组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.     

多电平逆变器通用组合拓扑结构及调制策略的研究

以多单元串联型逆变器拓扑结构为基础,提出了一种多电平逆变器通用组合拓扑结构的构成原则,对多电平逆变器拓扑结构的研究进行了统一.根据该通用拓扑结构所提供的自由度,构造出了几种新型的组合拓扑结构.同时,基于传统的应用于多电平逆变器的多载波SPWM调制策略,提出了对应于组合拓扑结构的组合调制策略.仿真结果验证了组合拓扑结构及组合调制策略的有效性,为多电平逆变器组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.     

基于单元组合的多电平逆变器设计

在研究传统的级联型多电平逆变器的基础上提出了一种多电平逆变器基本构成单元的概念,并从这一概念出发,提出了基于基本构成单元串并、并串思想生成多电平逆变器拓扑的方法.以此方法得到的大量多电平逆变器拓扑,不仅涵盖了已有的基本多电平电路拓扑,而且得到一些新的拓扑结构,从而将多电平变换拓扑统一在基本构成单元的概念之内.为了验证所得到拓扑的正确性,以串一并拓扑为例,进行了仿真和实验验证.这一概念也为多电平逆变器新拓扑的生成提供了思路.     

基于基本单元串-并(并-串)思想生成多电平变换器拓扑的方法

提出多电平变换器基本构成单元的概念,并从这一概念出发,提出了基于基本构成单元串-并 (并-串)思想生成多电平变换器拓扑的方法.以此方法得到的大量多电平变换器拓扑,不仅涵盖了已有的三类基本多电平电路拓扑,而且得到一些新的拓扑结构,从而将多电平变换器拓扑统一在基本构成单元的概念之内.为了验证所得到拓扑的正确性,分别以串-并(并-串)的两个拓扑为例,进行了仿真和实验验证.这一概念也为多电平变换器新拓扑的生成提供了指导原则.     

五电平拓扑下开关磁阻电机直接瞬时转矩控制

针对开关磁阻电机转矩脉动,提出开关磁阻电动机五电平驱动拓扑结构和滞环控制策略.研究和分析五电平拓扑的五电平导通原理,并与不对称半桥驱动电路三电平导通进行比较.结合开关磁阻电机绕组导通和直接瞬时转矩控制原理,设计五电平驱动下开关磁阻电机直接瞬时转矩滞环控制策略,并且进行仿真实验.仿真结果证实与不对称半桥电路相比,五电平拓...     

基于多电平变换逆变电路的拓扑分析

多电平变换逆变电路是一种新的、用于“清洁电力电子装置”的变换电路。本文指出实现多电平变换逆变电路的关键问题之一是电平钳位,并以此为依据将现有的多电平电路拓扑结构进行了分类。文中分析了基于“二极管或电容钳位”和“使用独立直流电源钳位”的两类典型多电平路拓扑结构的优缺点,并在现有的“混合单元多电平逆变电路”单元结构基础上提出了一种新的、使用不同电压比的控制方式。     

一种新型模块化多电平换流器电平数倍增方法研究

文章提出了一种新型的模块化多电平换流器拓扑结构。在传统模块化多电平拓扑结构的基础上,用3个新的子模块替换掉原桥臂上的一个常规子模块,新子模块电容值为常规子模块电容的2倍。并且提出了相应的控制策略,新子模块电容电压为传统子模块电容电压的一半,可以将桥臂电压的电平数由N+1提高至2N+1。并在此基础上采用改进型最近电平调制策略,最终将交流侧相电压电平等级提高至4N+1。同时在MATLAB/Simulink环境下,根据提出的拓扑结构和控制策略搭建了系统仿真模型。仿真结果表明,该方法在子模块较多的情况下能有效降低硬件成本、提高供电质量。     

一种非对称多电平逆变器的研究

在级联式拓扑结构的基础上,提出了一种非对称多电平逆变器,该逆变器的每个单元采用将1个二电平逆变器和几个三电平H桥串联组成,控制系统由DSP和FPGA组成.详细描述了该逆变器的拓扑结构及控制思想.该逆变器具有结构简单,输出谐波小,精度高等优点.最后通过实验验证了该逆变器的实际运行效果.     

内环钳位式新型五电平逆变器系统

在交流电动机调速领域,多电平变换器的应用越来越广泛,在各种多电平拓扑结构中,二极管钳位型多电平拓扑结构在中低压领域的应用最为广泛。但是随着电压等级的升高,开关数量的增加,钳位电容电压的平衡问题也成为该结构突出的难题。本文提出了一种新颖的内环钳位式新型五电平逆变器结构,该结构基于传统的二极管钳位型五电平拓扑结构,在其内环悬浮电容节点上接入一组独立的直流电压源,通过最优控制的算法,实现了五电平拓扑结构中所有钳位电容电压在全负载范围内稳定可控。本文对所提出的五电平拓扑结构进行了仿真及实验研究,仿真和实验结果验证了新方案的可行性。本文提出的方法为二极管钳位型多电平结构解决电容电压平衡问题提供了一个新颖的思路,对该结构的深入研究具有重要的实用意义。     

一种改进的二极管钳位型多电平变换器拓扑

多电平电路在高压大功率领域的拓展受到其复杂电路拓扑的制约,因此近年来不断有新型多电平电路结构被提出。本文在传统多电平逆变器拓扑结构的基础上,提出了一种新型单相七电平电压源逆变器拓扑。新型电路拓扑是在传统的单相全桥五电平钳位二极管电路基础上,增加了两个开关器件,利用10个开关器件以及4个钳位二极管产生了7种不同的电平输出。详细分析了该逆变器的拓扑结构,给出了PWM控制策略。最后通过仿真实验验证了这种拓扑的可行性。该逆变器对传统钳位二极管逆变器在结构上做出了优化。     

FPGA控制的不对称多电平逆变器的设计

随着多电平技术在大容量场合的应用,不同结构的多电平拓扑结构不断被提出。论文研究一种混合级联式不对称多电平逆变器,该结构逆变器将传统H桥逆变器进行改进,与H桥相比使用相同器件时,该结构能够输出更多的电平数,或者在输出相同电平数的情况下比传统H桥级联结构使用更少的器件。该多电平逆变器由两个不对称四电平逆变器级联而成,输出电...     

单相电流型多电平逆变器组合拓扑及其SPWM调制策略研究

针对已有的单相多电平电压型逆变器(VSI)结构,结合对偶原理得到几种基本的单相多电平电流型逆变器(CSI)拓扑类型.通过研究单相CSI基本拓扑类型,将多电平变换器拓扑结构自由度的概念引入到多电平CSI拓扑构造中,得到多种新型的单相多电平CSI组合拓扑,从而扩展了多电平CSI的拓扑类型.在研究组合拓扑的基础上,结合两种常用的多载波SPWM调制策略,给出应用于组合拓扑的调制策略,为组合拓扑结构的实际应用奠定了基础.最后针对一种七电平组合拓扑进行了仿真分析和实验验证.     

整流器混合式级联多电平变频器功率单元配置

在级联多电平变频器中,将部分功率单元的二极管整流器替换为PWM整流器,能够以较低的硬件成本实现能量双向流动。通过分析感应电机及其负载产生再生能量的特征,以及整流器混合式级联多电平变频器的回馈容量与PWM整流器配置参数的数学模型,建立感应电机再生能量与PWM整流器配置的映射关系。基于此提出整流器混合式级联多电平变频器的功率单元配置设计方法。仿真和实验结果验证设计方法的有效性。     

基于DSP的新型单相电流型多电平逆变器的研究

现有的多电平变换技术主要是针对电压型逆变器,但随着超导储能技术的发展,电流型逆变器的储能效率问题必将得到解决,电流型多电平逆变器也将得到广泛应用。本文提出了一类新型单相直接式电流型多电平拓扑,该类拓扑结构非常简单,所用开关器件和均流电感的数目非常少。文中分析了由该类拓扑组成的单相五电平、七电平变流器的工作原理,并将拓扑扩展到N电平的情况。针对所提出的单相五电平电流型逆变器,进行了仿真分析。最后根据实验情况,给出了一种用DSP产生控制信号的方法。五电平电路的仿真结果和实验波形验证了所提出拓扑的正确性和可行性。