中点电位平衡的三电平逆变器SVPWM简化算法及其实现

对中点钳位式三电平逆变器空间矢量调制算法和中点电位平衡控制方法进行研究,所介绍的三电平参考电压分解的空间矢量调制简化算法可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是中点钳位式三电平逆变器的一个固有问题,从矢量调制的角度分析了中点电位波动的本质和规律,并提出了一种基于简化调制算法的中点电位平衡控制方法,该方法通过调整平衡控制因子可较精确地控制中点电位的平衡。仿真分析和实验结果验证了简化算法的可行性和平衡控制的有效性。     

NPC型三电平逆变器中点电位平衡算法的研究

简要分析了NPC型三电平逆变器的工作原理、中点电位不平衡带来的危害及中点电位波动的原因。然后,基于上述原理的分析,从三电平SVPWM软件控制算法入手,利用正负小矢量对中点电位相反的影响,介绍了一种通过控制正负小矢量作用时间的中点电位平衡算法。并采用Matlab/Simulink仿真软件对该中点电位平衡方法进行了仿真,通过仿真验证了其正确性。最后在实验室搭建了三电平逆变器电路,进行了实验研究,取得了较好的抑制中点电位偏移的效果。     

三电平变频器控制策略的仿真与实现

采用新型电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将其电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,使用两电平逆变器脉宽调制方法对三电平逆变器进行调制,简化了中点电位平衡控制策略.分别建立了MATLAB7.0下的仿真平台及DSP F2812为主控制器的硬件实验平台,通过仿真及实验验证了该算法及其对中点电位控制的有效性.     

三电平逆变器中点平衡的参数自整定模糊控制

中点电位平衡对二极管箝位三电平逆变器而言非常重要.在此深入分析了空间矢量调制中引起中点电位偏移的原因,提出了基于参数自整定模糊控制的中点平衡控制策略.该算法对三电平逆变器中点电位这一非线性时变对象有较好的适应性和鲁棒性,其静态及动态误差都能控制在较低范围,达到中点电位平衡的效果.仿真和实验结果证明了该算法的正确性和有效...     

一种具有中点电位平衡能力的两级三电平逆变器

三电平逆变器开关管应力小,开关损耗低,输出谐波小,因而在大、中功率开关电源中有广泛的应用前景,但其存在着母线电容中点偏移的固有问题,而传统中点电位平衡算法在负载参数变化时存在着不可控区域。采用双输出三电平Boost变换器作为前级,可以在保证宽范围输入电压的同时,对母线电容中点电位进行平衡。分析了传统中点电位平衡算法在负载功率不平衡时的失效问题,在此基础上利用前级三电平Boost变换器解决逆变器的中点偏移问题,给出了变换器平衡母线电容中点电位的一种控制方法,并与传统算法的效果进行对比,最后进行了仿真和实验验证。实验结果证明该方法能够很好的解决负载功率不平衡时三电平逆变器直流母线电容的中点偏移问题。     

直驱风电系统三电平变流器的设计与仿真

多电平逆变器适合大容量、高压的场合,得到了越来越多的应用。本文对三电平逆变器SVPWM调制手段进行了深入研究,同时对三电平逆变器中点电位平衡的问题也进行了探讨。由于中点电位的不平衡是钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题,对此本文分析了大、中、小矢量对中点电位的影响,找到哪些矢量能够影响中点电位的波动,并得出通过对成对小矢量的作用时间分配能够控制中点电位的结论。最后通过对系统的仿真,验证了算法的可靠性。     

基于简化SVPWM的Z源三电平逆变器中点电位控制方法

针对Z源中点钳位型(NPC)三电平逆变器存在中点电位不平衡问题,在分析中点电位平衡控制机理的基础上,基于简化的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,提出一种有利于直通信号注入的中点平衡控制方法。该算法通过推导直通占空比、调制比以及平衡因子之间的关系,得到平衡因子的最优解,并实现Z源网络的恒压输出。所提中点平衡控制方法有效抑制了Z源NPC三电平逆变器的中点电位波动,易于实现Z源网络的升压控制,且控制算法简单。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。     

T型三电平逆变器中点电位平衡电路及控制

直流母线电压中点电位不平衡是T型三电平逆变器的拓扑结构造成的固有问题。这里从T型三电平逆变器的拓扑结构出发,分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)中大、中和小矢量对中点电位不平衡的影响,针对中点电位不平衡,在电源侧并联一个半桥模块且中点与母线中点串联电感的平衡电路,然后对平衡电路被控对象进行建模与分析,推导出中点电压平衡控制框图,通过对上、下电容进行充放电控制,控制中点电位达到平衡,最后,搭建了T型三电平逆变器实验平台,进行了仿真和实验验证,实验结果验证了所提平衡电路和控制的有效性和可行性。     

一种单相五电平逆变器及其控制策略

针对中点钳位型多电平逆变器直流电压源利用率低、中点电位不平衡等问题,提出了一种两级式单相五电平逆变器。该五电平逆变器的前级可等效为三电平DC/DC变换器,后级通过连接H桥电路实现逆变。该五电平逆变器与中点钳位型三电平逆变器相比,直流电压利用率提高了4倍,同时利用单滞环比较器实现了中点电位平衡,应用载波层叠调制技术、单闭环完成了逆变器的调制与控制。最后搭建模型进行仿真,验证了该五电平逆变器的可行性和正确性。     

四桥臂三电平逆变器3D-SVPWM调制策略

针对四桥臂三电平中点钳位型逆变器传统的复杂三维空间矢量脉宽调制算法和中点电位不平衡问题,提出了基于分解思想的3D-SVPWM调制策略和基于电荷守恒的中点电位平衡算法。该调制策略将αβγ坐标系下四桥臂三电平逆变器电压矢量空间分布在αβ平面上的投影分解为两电平结构进行分析,并利用两电平的调制策略实现对参考电压矢量的调制;提出的中点电位平衡算法,根据电荷守恒原理调整冗余矢量的作用时间实现对中点电位的控制。与传统的调制策略相比,所提调制策略极大地简化了运算过程,并且实现了直流侧上下电容电压平衡。仿真和实验验证了本文所提策略的正确性。     

基于扩张状态观测器的牵引逆变器中点平衡控制策略

针对中点箝位型三电平牵引逆变器由于自身拓扑主电路结构而存在的中点电位不平衡问题,对其中点电位平衡的优化控制策略进行了研究。在三电平逆变器旋转坐标系电压电流双闭环控制的基础上,提出了一种基于扩张状态观测器的三电平逆变器中点电位平衡控制策略。基于等效电路模型建立中点电位的一阶数学模型,采用二阶非线性扩张状态观测器实现中点电位扰动的实时估计,之后利用PI控制器实现中点电位波动的补偿,对逆变器电压外环控制策略进行了优化,最后在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真建模。仿真结果表明优化控制策略具有较好的中点电位平衡能力。     

三电平逆变器中性点电压精确调节的简化算法

为解决三电平逆变器中性点电压平衡问题,文中详细分析三电平逆变器空间矢量调制的基本原理,探讨影响其中性点电压平衡的主要因素,提出一种能够精确调节中性点电压的简化算法。该方法给出参考矢量所在区域的判断规则,采用首发矢量始终为距离参考电压矢量最近的正小矢量的七段式脉冲发送顺序,最后推导出用于精确调节中性点电压的小矢量冗余开关状态分配因子的定量计算公式。仿真结果验证该控制方法是有效可行的。     

二极管中点箝位型(NPC)变频器中点电位控制方法研究

二极管中点箝位型(NPC)逆变拓扑结构在高压大功率变频器设计中得到了广泛的应用,但其存在的中点电位不平衡问题是应用中比较突出的难题之一。本文详细分析了NPC型三电平逆变器中点电位不平衡的机理,从电路拓扑结构和控制方法两方面研究了抑制中点电位偏移的平衡控制策略,采用Matlab/Simulink仿真软件对提出的控制策略进行了仿真、比较,并搭建了NPC三电平变频器实验电路,采用TMS3202407ADSP数字处理器实现了控制算法,验证了所采用的控制方法的有效性,取得了较好的抑制中点电位偏移的效果。     

一种改进虚拟合成矢量的三电平DTC方法

在分析合成矢量法的基础上,提出了一种改进的虚拟合成矢量的三电平逆变器直接转矩控制方法,不但能够有效抑制输出电压的跳变、减少转矩脉动,而且能有效地实时控制三电平逆变器的中点电压.该方法实现简单,经仿真证明,能够较好地解决电压跳变以及降低转矩脉动问题,同时中点电压亦得到很好的实时控制.     

多电平逆变器SVPWM算法研究与实现

分析了多电平逆变器SVPWM的简单算法,该算法易于确定参考矢量的位置及其作用时间,结合相应的开关序列产生逆变器的开关信号。以中点箝位式三电平逆变器为例,介绍了算法的实现,其不仅易于扩展到n电平逆变器中,也适用于级联型逆变器。给出了三电平逆变器的实验结果。     

动车组三相三电平T型逆变拓扑及其简化调制

针对传统动车组NPC三电平逆变器拓扑结构和调制算法的复杂性,对T型拓扑进行分析,阐述了T型拓扑的特点和能平衡器件损耗的优点。进一步简化了三电平逆变的SVPWM调制方法,同时对中点电压不平衡引入调节系数进行控制。最后进行了仿真验证。结果表明,T型结构引入中点电位调节系数后具有较好的带不平衡负载的能力,证实了T型结构的正确性与在动车组牵引传动中应用的有效性。     

基于空间矢量切换的三电平逆变器中性点电位平衡策略

中性点电位平衡问题是三电平逆变器在应用过程中需要考虑的一个重要问题,中性点电位不平衡不仅会增加功率开关器件的电压应力,并且在有源逆变的应用场合会造成逆变失败。首先建立三电平逆变器的数学模型,详细分析了空间矢量脉宽调制的特性和中性点电位失衡的原因,在此基础上研究了一种基于空间矢量切换技术的中性点电位平衡策略,根据实时直流电容电压和交流电流,通过正负小矢量进行等效切换完成对当前PWM信号的修正,从而实现中性点电位达到平衡状态,仿真结果验证了该方法的正确性。     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

六相三电平并网逆变器及其控制方法

针对中性点钳位型三电平并网逆变器(NPC,Neutral Point Clamped Inverter)存在的中点电位不平衡问题,设计了一种六相三电平并网逆变器,并对其主电路结构和控制方法开展研究。首先,通过对主电路结构进行分析,阐述了六相三电平逆变器的工作原理,分析可知六相三电平逆变器不使用续流二极管和分压电容,从而避免了中点电位不平衡问题;其次,对六相三电平逆变器的控制方法进行研究,提出六相三电平逆变器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)控制方法;进而,用MALTAB/Simulink软件对其进行仿真,并与NPC型并网逆变器进行对比分析;最后,通过1 k W的实物模型实验,验证了方案的可行性。