基于优化虚拟矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制

通过对二极管钳位型逆变器中点电位不平衡引起的直流侧电容电压振荡、功率器件电压应力增加及输出电压谐波等问题的分析,提出一种基于优化虚拟空间矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制方案,通过构建包含优化因子的最近三虚拟空间矢量模型合成参考空间矢量,根据中点电压实时反馈量对其进行优化,减少输出电压的谐波及失真,同时引入中点电位的不平衡量,计算出各优化虚拟空间矢量作用时间的补偿量,并利用对负载位移角的在线估计实现系统闭环控制。仿真与实验结果表明本方案具有良好的多电平逆变器中点电位平衡控制性能,有效降低了直流侧电容波动。     

三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究

建立了三电平中点箝位型逆变器中点电压的数学模型;分析了在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域;利用合成空间矢量的调制方法,实现了对中点电压的有效控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发小矢量的方法。用MATLAB/Simulink仿真研究了中点电压平衡控制的效果,并用MOSFET搭建了三电平逆变器实验电路模型,对中点电压平衡控制效果进行了验证。实验结果证明了基于合成空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性。     

基于模糊虚拟空间矢量调制的NPC三电平逆变器中点电位平衡的研究

三电平中点钳位型NPC(neutral-point-clamped)逆变器拓扑结构相比于两电平有能承受高电压、效率高和电磁干扰小等优点,但也存在中点电位不平衡这一固有问题。针对此固有问题,提出了一种新的控制中点电位平衡的方法。该方法是在虚拟空间矢量调制策略的基础上,细分扇区,调整输出电压矢量顺序,增加分配时间的模糊控制因子;冗余小矢量对中点电压的影响可以相互抵消,减少了中矢量的作用时间;通过控制因子合理分配冗余小矢量的作用时间,能有效地控制中点电压偏移。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法.这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现.仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性.     

三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制的研究

论述一种中点钳位式三电平逆变器SVPWM原理及其实现方法。为避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,采用一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导出三角形顶点工作矢量的作用时间。提出一种充分利用冗余小矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实了提出的调制算法是正确且有效的。     

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。     

基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题

针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域.而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及扇区判断,增大了控制器的计算工作量和实现难度.提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法.通过虚拟矢量空间尺...     

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。     

单相Z源三电平中点钳位逆变器空间矢量调制方法

研究了一种单相Z源三电平中点钳位（NPC）逆变器。提出了一种适用于该单相Z源三电平NPC逆变器的空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法,实现了逆变器的升压输出。根据负载电流方向和直流侧分压电容电压偏差的大小,通过调整正负小矢量的作用时间,实现了直流侧分压电容中点电位的平衡控制。仿真结果验证了该单相Z源三电平逆变器及其空间矢量调制方法的有效性。     

基于中点钳位型三电平逆变器的改进型虚拟空间矢量调制策略

在高电压大功率应用场合中,中点钳位型(NPC)三电平逆变器是一种被广泛应用的多电平逆变器,但是该类型逆变器存在中点电压波动和共模电压问题。针对上述两个问题提出一种改进型虚拟空间矢量(NTV~2)调制法,采用零矢量、中矢量和大矢量对虚拟小矢量和中矢量重新定义,使得到的虚拟矢量产生的共模电压最大值为U_(dc)/6,是传统虚拟空间矢量法产生的共模电压幅值的1/2,从而实现对共模电压的抑制。在此基础上,通过合理选取虚拟中矢量分配系数的值,可以在一定范围内抑制中点电压的波动。与传统虚拟空间矢量法相比,所提方法能够有效地抑制共模电压和中点电压波动。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

三相四线制三电平变流器的优化调制策略

传统三相四线制三电平电容中分式变流器三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)策略较为复杂且中点电位平衡算法对中点电位偏移的抑制不精确,尤其是在负载不平衡的情况下,中线电流全部流过直流侧中点造成中点电位偏移。针对以上问题,提出一种基于三相abc坐标系的简化3D-SVPWM方法,并基于该简化方法提出一种多相控制的中点电位平衡算法,根据中点电位偏移情况,将电位偏移量平均分配到具有中点电位平衡能力的相,使多相共同参与中点电位平衡控制,通过偏移量数学模型计算得到补偿该偏移量所需要的时间量,然后作用于三电平变流器的输出状态,从而达到平衡中点电位的目的。仿真分析和实验结果均表明优化调制策略具有良好的三相四线制三电平变流器中点电位平衡能力。     

一种具有中点电位平衡功能的三电平空间矢量调制方法及其实现

基于冗余电压矢量的不同处理,提出一种三电平空间电压矢量调制模式这种调制模式较之常见的八段对称式SVPWM具有明显的谐波和控制优势。为解决三电平逆变器中点波动问题,基于这种调制方法提出了一种新的中点电压平衡控制方法,推导了分配因子计算公式,这种方法只需直流电容电压和负载三相电流的信息,通过调整小矢量对的时间分配因子实现对中点电流的精确控制。控制算法简便易行,有利于计算机数字化实现。所提出控制方法的有效性通过仿真和实验研究得到了证实。     

基于载波SPWM与SVPWM混合控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

针对空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)在功率因数较低的情况下,失去对钳位型三电平逆变器直流母线中点电位的控制效果的问题。通过研究载波正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)与SVPWM的本质联系,将从SVPWM调制原理出发,推导出控制中点电位所需的零序分量,构造相应的调制波,通过载波SPWM法抑制中点电位波动,从而提出一种基于载波SPWM与SVPWM混合控制的中点电位平衡策略。最后仿真结果验证了这种混合控制策略可以有效地抑制中点电位漂移。     

一种T型NPC三电平三相四桥臂中点电位控制策略

T型中点箝位三电平(TNPC)逆变器因其损耗低、效率高已被广泛应用,但中点电位平衡是关键问题之一。针对中点电位偏移,采用直流侧并联半桥模块并且中线串接电感构成第四桥臂的结构,分析了第4桥臂数学模型及在三相负载平衡和不平衡工况下中点偏移电压谐波次含量,根据中点偏移电压谐波次含量不同提出基于PIR比例积分谐振的电压电流双环控制。该方法能够实现第4桥臂与TNPC独立控制,仿真和实验结果表明该方法能够保证直流侧中点电位平衡。     

准PR控制的三电平逆变器及中点平衡策略

针对二极管钳位式三电平逆变器(NPC)的中点电位不平衡问题,在空间矢量调制(SVPWM)下,提出一种混合式中点电位平衡策略。在低调制度下,采用十三矢量法调制,该调制只使用1个零矢量、6个中矢量和6个大矢量来合成参考矢量,可以取得更好的平衡效果;在高调制度下,对传统七段式调制加以改进,调节正负小矢量的作用,最大限度减小中点电位波动。并采用准PR控制跟踪指令电流,根据最优二阶系统理论整定了参数。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,验证了的中点平衡策略和准PR控制的正确性。     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

Line-to-line Voltage Space Vector Modulation for Neutral-point Clamped Multi-level Converter with DC-link Capacitor Voltage Balancing Using Redundant Vectors

This article presents space vector modulation of line-to-line voltage for the three-phase neutral-point clamped n-level converter with DC-link capacitor voltage balancing using redundant vectors. The developed modulation strategy is based on an equivalent matrix structure of the neutral-point clamped n-level converter. The relation between the 3 × (n – 1) switching functions of the matrix converter and gate signals of transistors of the neutral-point clamped n-level converter is given. A line-to-line space vector modulation strategy for a matrix inverter is used to obtain the switching function. For one switching function, there is more than one combination to produce each output voltage. Thus, redundancies of different switch configurations for generation of intermediate voltages are used to limit the deviation of capacitor voltages. The gate signals of the neutral-point clamped n-level converter can be calculated by inversing the modeling parts. Here, line-to-line voltage space vector modulation for a neutral-point clamped n-level converter is designed without using a Parks transform. Moreover, n × (n – 1) redundant vectors are used for DC bus voltage balancing. To highlight the performances of the developed modulation strategy, simulation results are given for five- and seven-level neutral-point clamped converters. Experimental results are given for a neutral-point clamped three-level converter.     

三电平稀疏双级矩阵变换器的中点电压分段控制

针对输出级为稀疏三电平结构的双级矩阵变换器这一新型拓扑的中点电压偏移问题,提出了通过调节冗余小矢量的相对作用时间、分段平衡中点电压的控制方法.该方法结合了对称七段式及九段式空间矢量调制技术的优点使得中点电压在任意时刻均无不平衡区域,从而使中点电压偏移问题得到了明显的改善.仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性.     

基于空间矢量调制的非隔离型V2G系统共模电流抑制

从系统高频共模等效模型入手,分析确定产生共模电流的激励源;改进传统抑制共模电压空间矢量调制(SVM)算法,优化三相三电平车网互动(V2G)开关状态转换次序,形成五段式去冗余SVM算法,有效抑制共模电压,但三相三电平V2G中点电位不平衡会对共模电压产生影响,限制了共模电流抑制效果。提出了从控制算法和拓扑改进2条途径分别实现中点电位平衡的控制方法。采用控制算法途径时,引入虚拟空间矢量调制(NTV2),剔除输出共模电压幅值较大的冗余小矢量,保证了共模电流抑制效果;重新定义虚拟小矢量和虚拟中矢量,在新型虚拟矢量空间下,提出分区域的混合调制策略,使其开关频率固定,通过控制开关周期内的平均中线电流为零实现中点电位平衡。采用拓扑改进途径时,调制方式仍采用上述五段式去冗余算法,以抑制共模电流;在直流母线处引入H桥平衡电路(或与之等效的单桥平衡电路),根据中点电位的偏移方向,选择平衡电路工作模式来调整直流母线电容所带电荷量,从而抑制中点电位的偏移,并可设置电压误差滞环,进一步增强了该方法的普适性和鲁棒性。仿真实验验证了理论分析和2套协同控制策略的正确性。