一种Buck型高频隔离三电平逆变器

针对传统Buck型高频隔离两电平逆变器在高压大功率场合中开关管电压应力大的不足,研究并设计了一种Buck型高频隔离三电平逆变器。该Buck型三电平逆变器电路拓扑具有功率开关管电压应力小,输出交流电压波形质量好,谐波含量少等特点。在提出逆变器拓扑的基础上,对其工作原理进行了详细的叙述,并设计了基于电压瞬时值反馈的闭环控制策略。该控制策略可以很快地响应输入电压与输出电压的变化。最后基于Saber搭建仿真模型仿真验证拓扑的正确性,并在实验室制作了一台1 k W的样机,对理论分析结果进行了实验验证,实验结果验证了该Buck型高频隔离三电平逆变器的正确性和实用性。     

基于60°坐标系的两电平和NPC型三电平逆变器SVPWM算法研究

针对传统两电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)中大量三角函数运算以及输出电压谐波含量高的问题,研究了基于60°坐标系的SVPWM算法,深入分析了60°坐标系下两电平和二极管钳位型(NPC)三电平逆变器SVPWM的设计方法。通过MATLAB/Simulink软件的仿真研究,验证了基于60°坐标系的NPC型三电平逆变器SVPWM算法能够避免复杂的三角函数运算,同时减少了输出电压谐波含量,使输出电压波形更加正弦。     

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.     

三电平逆变器双极性调制方式研究

SVPWM控制的三电平逆变器具有减少谐波含量、改善输出电压波形的优点,正在逐步取代传统的两电平逆变器。介绍了三电平逆变器原理和空间矢量算法在其中的应用,提出一种改进算法的三电平空间矢量PWM调制策略和中点电位控制方法。基于TMS320C2812DSP实现了逆变系统的数字控制,利用FPGA和PLC实现脉冲触发和接口控制。仿真和实验结果论证了该算法的正确性。     

有源钳位型三电平特定谐波消除调制方法研究

有源钳位型三电平逆变器可以实现功率器件损耗的平衡分布,均衡功率器件结温,间接提高逆变器的容量。特定谐波消除法具有波形质量高、开关损耗低的特点。本文提出了一种有源钳位型三电平逆变器的特定谐波消除调制方法,能够同时兼顾输出电压波形质量、开关器件的损耗和结温的均衡分布,在保证输出电压谐波特性的前提下降低逆变器开关频率,提高逆变器的设备容量。对所提出调制策略进行了损耗和结温的仿真分析,并在实验平台上进行了实验验证,仿真和实验结果验证了本文调制策略的有效性。     

大功率三电平逆变器SPWM载波调制策略研究

本文针对传统大功率三电平SPWM控制算法实现的方法和亟待解决的问题,提出了通过在三相正弦波调制波中注入零序分量的调制方法,可将三电平SPWM与SVPWM进行等效,使调制控制软件和硬件的复杂性大大降低.此外,为了改善系统在低调制度下的输出电压波形的谐波特性,本文进一步提出了一种引入零电压分量和载波交叠的新型SPWM调制控制方式,很好地改善系统在低调制度下的输出电压波形的谐波特性.最后搭建了三电平逆变器软件仿真和样机试验平台,充分验证了算法的正确性和有效性.     

基于三电平逆变器的内置式永磁同步电机矢量控制研究

三电平逆变器输出电压波形比两电平逆变器增加一个台阶,其谐波含量低、波形质量好,有利于实现输出电压的正弦化,且单个开关管承受的电压应力小,适合向高压大容量方向发展。内置式永磁同步电机(IPMSM)为三相正弦波输入控制,用三电平逆变器来驱动IPMSM,有利于减少IPMSM的转矩脉动,实现高性能的调速控制。对基于三电平逆变器的IPMSM矢量控制技术进行了研究,建立了系统仿真模型。仿真结果表明:该系统的三电平逆变器输出电压波形正确,IPMSM的转速能准确跟踪参考转速,电机动态、稳态性能良好。     

五电平NPC/H逆变器的三段式SVPWM研究

介绍一种新型五电平中性点箝位(NPC)/H逆变器并研究了基于60°坐标系的三段式SVPWM算法。与七段式SVPWM算法相比,在器件开关频率相同的情况下,该算法的逆变器等效开关频率高,输出电压谐波含量小,器件开关损耗低。利用Matlab仿真软件,对该算法进行研究。为验证该算法,搭建了基于DSP+FPGA的五电平NPC/H逆变器实验样机,实验结果证明了该算法的优点。     

Ⅱ型不对称CHB多电平逆变器SHEPWM功率均衡控制策略

针对直流侧电源电压比为1:2:4的Ⅱ型不对称CHB(ACHB)多电平逆变器特定谐波消除(SHEPWM)调制存在的各级联单元输出功率不均衡问题,对传统的SHEPWM调制进行改进,提出一种新的功率均衡控制策略.该策略利用Ⅱ型ACHB多电平逆变器输出相电压冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,不仅保证了逆变器输出相电压周期对称的电压波形以及实现各个串联H桥单元在一个输出周期内的功率均衡,而且通过多种群遗传算法得到消谐方程组的解,消除了特定的低次谐波,使逆变器输出高质量的电压波形.搭建了三单元十五电平Ⅱ型ACHB多电平逆变器实验平台,对上述功率均衡控制策略进行了理论分析和仿真验证.实验结果验证了该均衡策略的可行性和正确性.     

基于谐波注入法的级联型逆变器谐波消除研究

为了减小H桥级联多电平逆变器输出电压波形中的低次谐波含量,对通过控制各H桥开关角实现级联逆变器谐波消除的方法进行了深入研究。针对解方程组消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出一种基于谐波注入法消除谐波的方法。其以等面积法和谐波注入为基础,利用该方法,不论多少阶梯电压波形,仅需解几个简单的方程和进行数次迭代就可以有效减小各次谐波。最后在五H桥级联型逆变器上进行仿真与实验研究,结果验证了本文所提方法的正确性。     

模块化多电平逆变器的仿真分析

介绍模块化多电平逆变器的拓扑结构和工作原理,根据模块化多电平逆变器的特性及在高压大功率场合中的应用,采用基于排序法的电容均压控制算法与最近电平逼近调制策略相结合以实现电容电压的平衡和系统的稳定。采用上述的控制策略在 MATLAB‐Simulink仿真平台下搭建7电平的逆变器仿真模型,通过对子模块电容电压波动分析及逆变器输出电压电流谐波畸变率分析,结果表明最近电平逼近调制策略下换流器输出的波形质量高,谐波含量少,子模块电容电压波动小,验证了所采用的均压控制策略和最近电平逼近调制策略的合理性和有效性。     

空间矢量调制的五相Z源逆变器

为了提高传统五相电压源逆变器的直流电压利用率,在两电平逆变器拓扑结构的基础上提出了五相Z源逆变器的电路拓扑结构。逆变器利用Z源网络的升压特性,在开关切换时刻插入直通状态,使直流母线电压升高,从而提高了五相电压源逆变器的直流电压利用率和电压传输比。为减小逆变器输出电压谐波,采用优化的空间矢量调制算法对五相Z源逆变器进行调制,其中通过最小化三次谐波子空间的合成矢量来使输出电压的谐波减小。利用SIMULINK对五相Z源逆变器进行仿真,并采用基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)控制的实验平台对其进行实验验证。仿真和实验结果验证了该逆变器的可行性和调制算法的有效性。五相Z源逆变器能提高逆变器直流电压的利用率,可以用于直流电压受限的场合。     

基于Buck-Boost电路的三电平逆变器

在研究三电平逆变器时,由于直流侧存在中点电压偏移,导致逆变器交流侧输出波形产生畸变,使逆变器不能满足运行状态要求。为此本文针对二极管箝位式三电平逆变器中点电压不平衡问题,详细分析了三电平逆变器产生中点电压不平衡的原因。并在前人研究的于Buck-Boost电路平衡方法基础上,提出了一种基于该方法的中点电压平衡控制策略,并基于Matlab/Simulink仿真平台对本文提出的平衡控制策略进行了仿真研究,仿真结果表明本文提出的平衡控制策略可有效抑制二极管箝位式三电平并网逆变器中点电压不平衡,且在一些条件下效果比小矢量平衡方法要好。     

基于TMS320F28335 DSP的三电平逆变器

研制了一台1kV/400 kVA的_极管箝位三电平逆变器实验样机.分析了其工作机理和调制算法,在此摹础上对基于三角载波层叠式调制算法进行了改进.利用Matlab/Simulink仿真软件实现了该算法的仿真验证.基于先进的TMS320F28335浮点型DSP设计了改进的三角载波层叠式不规则对称采样法控制程序,并儿在新研制的200 kVA三电平逆变器上完成了动模实验.实验结果表明,该算法非常适用于新型DSP数字化控制软件的实现,控制性能稳定,能获得带死区功能的控制脉冲.输出电压和电流谐波含量小.     

基于多电平逆变器的感应加热双频率输出设计

为了提高双频率感应加热设备的电源利用率,对基于多电平技术的双频感应加热的电压输出问题进行了研究。采用阶梯波近似模拟所需双频信号的合成波形,依据近似波形构造逆变器的输出电压波形。利用输出波形的傅里叶展开式,建立以逆变器触发延迟角为自变量的频率信号幅值方程。基于方程的求解结果,对所构造的输出电压信号和相同电平数的常规多电平信号进行基波调制系数及3次谐波调节范围的对比分析、所构造的输出电压信号具有更大的谐波调节范围。采用二极管钳位H桥逆变器拓扑,设计了实现所构造电压信号的逆变器触发方式,并兼顾考虑了逆变器分压电容的电压均衡问题。逆变器的仿真与实验结果验证了所提逆变器触发方式的有效性及对所构造信号计算分析的正确性。     

基于傅立叶分析的三相SPWM逆变器死区效应与补偿研究

为了减少逆变器输出波形所含的谐波分量,降低二极管钳位型三电平逆变器的死区效应对输出电压基波和低次谐波的影响,提出了适用于二极管钳位型三电平逆变器的死区补偿方法。利用傅立叶变换分析了三相SPWM逆变器死区时间影响输出波形谐波分量的机理,在载波的开始和中间分别采样输出电流,根据检测到的输出电流方向调整功率器件的开关动作时刻,最终使得输出电压波形与理论波形一致,达到良好的补偿效果。该方法能有效减小输出谐波含量,并恢复由死区效应引起的有效值损失。通过Matlab仿真,验证了方法的可行性。     

基于等面积法的多电平逆变器SPWM方法

从脉宽调制的基本原理——冲量定理出发,针对1/4周期对称波形,根据分区内PWM波形与参考信号波形的重心相对位置,选三种典型多电平PWM方案,以五电平逆变器为例,研究并发现了在较低开关频率下输出电压谐波含量与基波控制精度随1/4周期内每个分区中PWM波重心位置的变化规律,以此为依据,提出了基于等面积法的数字化PWM控制的最优算法,可以同时实现高基波控制精度和低波形畸变系数。该PWM方法不受拓扑结构和电平数的约束,适用于所有的多电平逆变器,并且具有计算简单、易于编程和实现等优点,特别适用于对快速性、灵活性和输出波形质量有较高要求的应用场合。以五电平逆变器为例,对多电平逆变器的新型PWM方法进行了仿真和实验研究,结果证明了该PWM方法的有效性和实用性。     

一种新的N电平电压源逆变器的空间矢量调制算法

随着逆变器电平数的增加,其空间矢量调制算法(space vector pulse-width modulation,SVPWM)也越来越复杂。该文提出一种任意电平逆变器的SVPWM算法。对两电平逆变器的矢量作用时间进行线性变换,可获得任意电平逆变器中合成参考矢量的电压矢量及其作用时间。推导出任意电平和两电平之间的电压矢量及其作用时间变换矩阵。讨论任意电平逆变器脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)序列,提出一种电力电子器件损耗均匀分配的序列方式。最后,通过仿真验证算法的可移植性,在三电平实验室样机上,验证算法能满足逆变器控制的实时性要求。     

级联多电平逆变器开关角度的研究

为了改善级联多电平逆变器输出电压波形质量,提出了一种优化谐波消除技术。通过控制逆变单元开关角度实现级联多电平逆变器谐波控制,在消除低中频谐波成分的同时寻求总谐波畸变率(THD)最小的一组开关角。建立了仿真和实验模型,对该组角度进行仿真和实验验证,其结果验证了优化谐波消除技术的正确性。     

多电平双移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于 DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。