双低压单元混合级联逆变器的改进载波层叠调制策略

传统的载波层叠调制方法应用于双低压单元混合级联逆变器时,存在低压单元之间功率不平衡问题。为此,本文提出了一种改进的载波层叠调制策略。该策略首先通过传统的混合载波层叠调制方法产生各个开关管的驱动信号,然后再对开关管的驱动信号进行功率平衡优化后得到开关管的实际驱动信号。仿真结果表明：该策略能够在逆变器高压单元工作在基波频率的情况下,解决逆变器电流倒灌问题和实现两个低压单元的功率平衡,使得逆变器输出相电压的谐波主要为以mf为中心的边带谐波。     

双低压型混合级联逆变器的改进混合调制

为解决混合级联九电平逆变器中的电流倒灌问题和降低功率平衡方法的数字设计难度,提出了一种改进的混合调制策略。该混合调制策略可分为两步:首先,通过改进混合级联九电平逆变器拓扑及混合调制方法消除电流倒灌问题;然后再利用逻辑运算对低压单元开关管的初始驱动信号进行功率平衡优化,得到低压单元开关管的实际驱动信号,进而简化功率平衡方法。仿真和实验结果表明:该策略能够在较低调制度下,实现逆变器的高压单元工作在基波频率和2个低压单元的功率平衡。     

混合级联H桥的倍频调制及功率均衡方法

为解决电压比为1∶1∶2∶2的混合级联十三电平逆变器电流倒灌问题和同电压等级单元间功率均衡问题,此处提出一种在高压部分采用阶梯波调制,低压部分采用融合载波移相和移幅的混合调制方法,解决了电流倒灌问题,并且高压单元工作在基波频率,减小了开关损耗.该调制方法使逆变器具有2倍频特性,谐波特性良好,此外低压部分两单元还可自动实现功率均衡,再通过逻辑运算处理得到高压部分开关管的实际驱动信号,实现高压部分功率均衡.最后通过仿真和实验进行验证.     

H桥多电平逆变器的混合载波交叠式PWM控制

为了增大逆变器的功率等级,改善输出电压的波形质量,提出了一种级联H桥多电平逆变器拓扑和与其相对应的PWM载波调制控制策略。该方法是根据传统混合频率载波调制策略,采用了同相的交叠式三角载波调制,结合了同相层叠式载波调制较好的消谐特点以及使高低压单元功率自然平衡的特点,使级联H桥多电平逆变器拓扑结构不仅可以输出多电平,还能解决混合调制下的功率环流现象,而且逆变器模块化比较简单,可以使逆变器在输出周期内功率达到自然平衡。以2个高低压单元为例,进行了仿真实验。实验结果验证了该逆变器结构和控制策略的可行性。     

21电平H桥级联STATCOM调制技术仿真研究

H桥级联作为STATCOM主电路拓扑的主要结构,其调制策略是衡量STATCOM输出性能的一个重要指标。通过构建21电平H桥级联主电路结构并搭建载波移相(SPWM)和载波层叠式(SPWM)调制仿真模块。仿真结果表明载波移相调制能平衡各功率单元,但导致开关信号谐波增大;层叠波脉宽调制输出电压谐波低于载波调制,但各功率单元不平衡,易损坏开关器件。针对两种调制策略的优缺点提出了一种新的载波移相层叠波调制策略。仿真验证表明载波移相层叠波SPWM调制策略能够有效平衡功率单元和能降低开关信号的谐波含量。     

级联型逆变器载波周期脉冲调整的功率均衡方法及特性分析

对于级联H桥型逆变器,传统载波同相层叠调制策略和载波移相调制策略均无法使逆变器既具有最优线电压谐波特性,又能够实现级联单元间的功率均衡。为此,提出一种载波周期脉冲调整的功率均衡方法,此方法基于载波控制自由度,以载波周期为单位对传统载波排列进行调整;阐明了三单元载波分布的特征规律,仅需满足在第二层各级联单元载波均匀分布,即可以较少的载波数量在单位输出周期内实现级联单元间的功率均衡,且逆变器具有与传统载波同相层叠调制策略相同的线电压谐波特性。与此同时,详细推导了任意调制比和功率因数角下的级联单元输出特性,表明所提功率均衡方法的功率均衡效果不受调制比与功率因数角影响。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和功率均衡控制方法的可行性。     

级联型多电平逆变器线电压谐波优化的SVPWM策略

级联型多电平逆变器采用载波移相控制可以自然实现各H桥单元功率均衡,开关管开关次数保持一致,而采用同相层叠控制可得到谐波含量更小的线电压,但各H桥单元功率不均衡,开关次数也不一致。本文提出一种结合同相层叠控制和载波移相控制二者优点且实现简单的空间矢量调制策略。通过对电压矢量进行重新组合划分,可以将多电平空间矢量控制算法简化为多个两电平空间矢量的移相叠加。对载波进行重构,可以实现输出线电压谐波更小,同时各H桥单元功率自然实现均衡,开关管开关次数达到一致。搭建了一台三相4.5kW的级联型五电平逆变器,对所提出的SVPWM策略进行了实验验证,实验结果表明所提出的空间矢量调制策略的有效性。     

基于功率开关-二极管基本单元多电平逆变器及其功率均衡调制策略研究

针对级联H桥型多电平逆变器开关器件随逆变器输出电平数增加显著增多的问题,提出一种以功率开关器件-二极管为基本单元的新型多电平逆变器。该逆变器仅使用较少开关器件即可实现高质量电平输出,且该拓扑开关损耗低、效率高,不仅易于扩展还能有效避免级联单元间电流倒灌等问题。针对传统正负反向层叠载波调制策略调制下逆变器存在级联单元间输出功率不均衡的问题,在传统调制策略基础上推导分析区域功率,提出了一种基于部分载波循环的功率均衡调制策略,并验证了载波循环规律的普适性,所提调制策略能在保持输出电压波形质量不变的情况下,载波仅变换2(n-1)次即可在nT_o/2内实现级联单元输出功率均衡以及开关损耗平均分配,并提高电源利用率。最后搭建两单元七电平逆变器实验平台对所提调制策略进行了实验验证。     

级联五开关H桥多电平逆变器功率均衡控制方法

为了提高逆变器的电压和功率等级,提出了一种级联五开关H桥多电平逆变器拓扑结构的功率均衡控制方法。该方法采用了同相交错层叠锯齿载波移相调制,综合了同相层叠锯齿载波调制良好的消谐特性以及载波移相调制各个单元功率分配均衡的优点,使级联五开关H桥多电平逆变器拓扑结构中各个功率单元不仅可以输出五电平,保持良好的消谐特性,而且可以在一个输出周期内实现功率均衡。以3个功率单元为例,进行了仿真实验。实验结果验证了该拓扑结构及其控制方法的可行性与优越性。     

混合级联十三电平逆变器的调制优化及功率均衡方法

多单元混合级联多电平逆变器能够使用较少的开关器件实现较多的电平数输出，因此获得了广泛的应用，但其低压单元在传统的载波移幅调制下存在级联单元间功率不均衡的问题。针对上述问题，对直流电压比为1:1:1:3的混合级联十三电平逆变器提出了一类阶梯波和载波移幅调制共同协作的混合调制策略，在该调制策略下高压单元工作在低频状态，低压单元工作在高频状态。对低压单元的调制波进行优化以减少三角载波的数量，同时通过重构载波移幅调制策略的三角载波，有效地实现了低压单元间的功率自均衡。最后通过仿真和实验证明了所提调制优化和功率均衡方案的可行性。     

级联中点箝位逆变器的PWM调制技术分析

在介绍级联中点筘位逆变器工作原理的基础上,分析了载波层叠法和载波移相法这两种典型的多载波控制算法,然后提出一种基于脉冲编码、脉冲动态旋转的单载波SPWM脉冲旋转控制技术.以17电平级联中点箝位逆变器为例,用Matlab/Simulink软件分别对3种SPWM调制方法进行了仿真分析,并以3相1 MVA,6 kV级联中点箝位逆变器为对象,对提出的单载波SPWM调制技术进行了实验.结果表明,该单载波SPWM脉冲旋转控制技术能有效保持各功率单元的电压和功率平衡.证明了所提方法的正确性和可行性.     

级联多电平逆变器优化调制策略

针对于传统的级联H桥多电平逆变器多载波调制策略存在的不足,提出一种优化调制策略。首先利用单极倍频调制技术对PD调制策略进行优化,使得开关管在等效开关频率保持不变的情况下,最高开关频率降为原来的1/2,然后将各个单元的触发脉冲信号以1/4周期为单位进行轮换,经过3/4个周期后实现了各个单元的功率均衡。该方法控制简单,具有比载波移相法更优的输出波形质量,且所有单元开关管的工作应力相同,散热分布均匀,有效降低了开关损耗,提高了系统的使用寿命和可靠性。仿真和实验结果验证了该优化调制策略的正确性和可行性。     

三角载波层叠PWM算法的数字实现与优化

研究了级联型多电平逆变器的三角载波层叠PWM控制的数字实现方法,并对其固有的开关管发热不均的问题进行了优化。最后在两单元级联型多电平逆变器试验平台上验证了数字实现方法及其优化方法的有效性和可实现性。     

改进型混合频率载波调制策略的研究北大核心

混合级联多电平逆变器具有使用开关器件数量少、电平数量多、谐波性能好等优点,从而受到广泛关注,但其结构上的特点引起的功率环流和不易模块化等问题一直影响实用化。采用混合频率载波调制法的混合7电平逆变器,可以消除功率环流,但是其在进行电压等级扩展时引入了较多低压单元。提出了一种新型结构的高压大功率混合级联多电平逆变器和与之相应的PWM调制方法,该方法基于混合频率载波调制法,可以避免混合调制下的功率环流问题,并且使高压单元的功率实现自然均衡,从而使逆变器模块化变得简单。最后通过仿真对所提出的方法进行了验证。     

改进型混合频率载波调制策略的研究

混合级联多电平逆变器具有使用开关器件数量少、电平数量多、谐波性能好等优点,从而受到广泛关注,但其结构上的特点引起的功率环流和不易模块化等问题一直影响实用化。采用混合频率载波调制法的混合7电平逆变器,可以消除功率环流,但是其在进行电压等级扩展时引入了较多低压单元。提出了一种新型结构的高压大功率混合级联多电平逆变器和与之相应的PWM调制方法,该方法基于混合频率载波调制法,可以避免混合调制下的功率环流问题,并且使高压单元的功率实现自然均衡,从而使逆变器模块化变得简单。最后通过仿真对所提出的方法进行了验证。     

单相MPUC多电平逆变器载波层叠随机PWM方法

MPUC (Modified Packed U-Cells, MPUC) 多电平逆变器具有结构简单和成本低廉等优点。提出一种单相五电平MPUC逆变器载波层叠随机PWM方法。该方法首先利用遗传算法实现三角载波频率随机化,并通过载波层叠方式产生逆变器的随机化驱动信号,从而实现单相MPUC逆变器的随机PWM控制,降低功率谱密度图中的尖峰值。该方法同样适用于其它电平数的MPUC多电平逆变器,仿真结果证明了该方法的有效性。     

三电平Z源逆变器SPWM调制策略的研究

传统逆变器上下桥臂直通时会造成逆变器短路,为避免这一情况通常需要在逆变器控制信号中引入死区,进而造成逆变系统安全性下降输出谐波含量增加。Z源逆变器成功地克服了传统逆变器的缺陷和不足。Z源三电平逆变器有效地结合了Z源网络特性与传统三电平逆变器的优点。文章通过分析Z源三电平逆变器的工作原理,结合传统三电平逆变器的PWM控制策略,分别研究了适于Z源三电平逆变器控制的改进载波同相层叠调制、改进载波反相层叠调制和三次谐波注入载波同相层叠载波调制。仿真结果验证了三种调制策略的可行性。     

混合H桥级联多电平逆变器改进PD调制策略

混合级联H桥多电平逆变器拓扑结构在采用常用的混合调制策略进行控制时存在电流倒灌和能量反馈的问题,在部分调制比区间内甚至会出现高压单元输出功率回馈到低压单元的现象,当低压单元直流侧电压由不控整流桥提供时会使得直流母线电容电压上升。为解决该问题,文中提出一种基于改进载波层叠调制的控制方法,其中,高压H桥单元采用方波与三角载波相结合的方法,低压H桥单元采用改进PD调制的方法,对混合频率下所得脉冲进行了重新的逻辑运算与组合,该方法既能解决电流倒灌和能量回馈的问题,还能使两单元之间的输出功率分配也得到了改善。最后进行了仿真和实验结果验证。     

级联H桥逆变器的新型PD优化调制策略

针对传统载波同相层叠(PD)调制策略应用于级联H桥逆变器时存在的功率不均衡问题,提出一种新型PD优化调制策略。在此首先基于载波自由度控制原理,对三角载波进行拆分与重构,实现PD调制策略的一次优化;然后基于调制波自由度减少载波数量,实现调制策略的二次优化。在新型PD优化调制策略下,各级联单元输出功率在一个新载波周期内达到均衡,输出电压谐波特性与采用传统PD调制策略时完全一致,调制复杂度得到简化。最后以三单元级联H桥逆变器为例,通过仿真和实验验证理论分析的正确性与调制策略可行性。     

一种基于载波层叠脉宽调制的倍频调制方法

对于直流侧电压比为1∶2的混合级联H桥七电平逆变器而言,需要对传统的调制方法进行改进,以提高该拓扑的实用性。常规的混合调制方法在一定的调制比区间内存在功率倒灌问题,单极性调制方法虽然有效地解决了这个问题,但是高压单元在部分区间内参与高频工作,限制了整个系统开关频率的提高,混合频率调制方法在一定程度上可以降低高压单元的开关频率,但输出电压谐波特性又会受到影响。针对以上问题,提出一种基于载波层叠脉宽调制(LS-PWM)的倍频调制方法,一方面解决传统混合调制方法固有的功率倒灌问题,另一方面在高压单元开关频率较低的情况下保证逆变器输出电压具有良好的谐波特性。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。