新型不对称多电平逆变器拓扑及其调制策略

传统多电平逆变器应用在高电压等级场合时，所需要的电源以及开关管的数量较大，拓扑结构也较为复杂。针对以上问题，提出一种新型的不对称多电平逆变器拓扑，该拓扑使用了3个不对称的独立电源。与传统的拓扑对比，输出十五电平电压条件下，该拓扑使用开关管器件数量较少，简化了拓扑结构，同时降低了实际成本。采用一种改进的载波移幅调制策略调制该新型不对称拓扑结构，使其能够正常地输出十五电平电压波形，该方法保留载波移幅调制的方法简单且谐波含量少的优点，同时也减少了载波数量的使用。最后对所提拓扑结构及其调制策略进行了仿真分析和实验验证，结果表明了拓扑结构及调制策略的正确性、可行性和优良的动态性能。     

改进的多电平SVPWM及其广义算法研究

调制技术是多电平逆变器的核心技术，基于非正交KL坐标系多电平SVPWM，通过对原结论进一步的综合分析，提出了一种改进的线电压调制策略，该策略物理意义更加明确，形式更加简洁。利用基本电路原理，通过合理安排输出矢量，得到了一种改进的三相对称的单相调制算法；结合冲量等面积原理，导出了可以满足三相不对称情况输出的广义调制策略。所提出的调制算法，形式简单，物理概念明确，易于数字化实现。通过数字仿真及实验证明了结论的正确性。     

改进的多电平SVPWM及其广义算法研究

调制技术是多电平逆变器的核心技术，基于非正交KL坐标系多电平SVPWM，通过对原结论进一步的综合分析，提出了一种改进的线电压调制策略，该策略物理意义更加明确，形式更加简洁。利用基本电路原理，通过合理安排输出矢量，得到了一种改进的三相对称的单相调制算法；结合冲量等面积原理，导出了可以满足三相不对称情况输出的广义调制策略。所提出的调制算法，形式简单，物理概念明确，易于数字化实现。通过数字仿真及实验证明了结论的正确性。     

新型混合不对称九电平逆变器的调制方法及输出频谱特性

介绍了一种新型混合不对称九电平逆变器,它由一不对称五电平逆变器和一全桥逆变器级联而得,级联逆变器的直流母线电压相等。该逆变器采用混合不对称调制方法,可使耐压器件和快速器件协同工作。构建了3种常用载波分布下的调制过程数学模型,从而通过Bennet扩展方法得到输出电压的严格数学表达,这有利于精确分析输出频谱。总结了所有工况下的输出波形频谱特性,并通过试验证实了所述方案的可行性。     

二级式三电平逆变器不连续调制及中点电位平衡策略

针对常见的前置TL-Boost变换器的二级式三电平逆变器,为降低逆变器开关损耗,同时控制中点电位平衡,文中提出了一种空间矢量不连续调制及其中点电位平衡策略。首先设计了不连续调制算法,分析不连续调制下逆变器中点电位波动情况;然后基于电荷平衡原理,定量计算TL-Boost变换器电荷补偿量,推导变换器占空比调整量表达式,控制流经中点的总电荷量为零。通过两级系统协调控制,不仅可发挥逆变器不连续调制低开关损耗的优势,同时可实现中点电位平衡控制,降低逆变器调制策略复杂度。该控制策略适用于二级式三电平逆变器,可有效提高系统效率,同时保证输出波形质量。     

模块化多电平换流器调制策略对比

对比采用不同调制策略时模块化多电平换流器输出波形的特性。模块化多电平换流器的调制策略,根据是否需要对子模块电容电压排序,可分为计算投入子模块个数调制策略和载波相移调制策略2类。在同一电平数下,采用不同调制策略会对模块化多电平换流器输出波形的各次谐波分布和谐波畸变率产生明显影响。当电平数升高时,不同调制策略对谐波畸变率的减少量也不同。     

新型不对称五电平逆变器的输出电压频谱分析

本文研究了一种新型的不对称五电平逆变器的电路拓扑，并分析了其采用的混合调制策略。基于文中所提方案，快速器件和高压器件能协调工作。为精确测算输出电压频谱，建立了三种载波分布下的调制过程数学模型，继而运用Bennet扩展方法推导出严格的频谱表达式。文中总结了调制比全范围变化时的输出电压频谱特性。实验有力地证实了理论分析和方案的可行性。     

多电平逆变器多载波PWM调制策略的研究

介绍了多电平逆变器的思想,对多电平逆变器不同的拓扑结构进行了比较,研究和分析了用于多电平逆变器不同的多载波PWM调制策略.通过对未滤波的逆变器输出电压的谐波分析,对不同调制方法在线性调制区的谐波特性进行了比较.同时,也提出了一种混合的调制策略.分析了不同调制策略在不同的电平数下所具有的特性.讨论了逆变器电平数的增加对于输出电压频谱的影响,也研究了过调制对于输出电压频谱的影响.     

多电平逆变器多载波调制策略的谐波分析

针对多电平逆变器多载波调制策略的谐波问题,采用双边傅里叶变换方法,提出了一种通用的谐波分析方法,得出输出电压谐波的解析表达式,从理论上阐述了多载波调制策略的谐波特性.根据所得出的通用谐波解析表达式,推导了一种具有特定相邻载波相位关系的调制策略谐波解析表达式,给调制策略的实际应用提供了理论依据.同时对3电平、5电平及7电...     

一种改进的中压MMC混合调制策略

在介绍了模块化多电平变换器(MMC)基本运行原理的基础上,分析了传统最近电平逼近调制(NLM)+脉宽调制(PWM)的混合调制策略,针对该混合调制策略输出电压的电平数只有n+1(n为MMC各桥臂子模块个数),在中、低数目子模块下对波形质量改善幅度较小,提出了一种改进的混合调制策略,该调制策略通过对上、下桥臂PWM载波相角差进行合理的配置,可使得输出电压的电平数达到2n+1,从而显著降低了输出电压电流的谐波含量.最后通过实验验证了改进策略的有效性.     

一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器

提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器.该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性.在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件下难以实现软开关的问题.与已有的Boost调制型谐振变换器相比,所提变换器通过后置并联谐振电容,在构成LCC谐振腔的同时,配合后级LC滤波结构,解决了Boost调制模式下谐振电流断续导致输出纹波大的问题.详细描述了各模式工作原理,推导了各变量的时域表达式,得到了比较精确的电压增益关系式.最后基于恒流-恒压充电模式设计了一台输入电压为110 V、输出电压为80～150 V、输出电流为0～3.33 A、最大输出功率为500 W的实验样机,给出了各参数以及模式转换的设计方法,实验结果证明了理论分析的正确性.     

级联型多电平逆变器最小总谐波失真阶梯调制策略研究

为了降低级联型多电平逆变器的输出电压谐波分量,提出了一种新颖的基于KKT条件最优化方法的阶梯调制策略。利用KKT条件法,经过严格的数学推导,得到相应的导通角计算方法,所提出的阶梯调制策略能够在任意调制系数下最小化阶梯波输出的总谐波失真(THD)。另外利用牛顿-拉普逊迭代法来求取上述导通角计算中的关键参数。为了克服牛顿—拉普逊迭代法计算速度慢的缺点,提出了幂函数逼近法来简化计算复杂度。最后,对上述方法进行了仿真分析,得到了固定和可变调制系数下的级联逆变器输出电压波形和其频谱分布。仿真结果证实了调制策略的有效性。     

模块化多电平变流器(MMC)两种调制比较

模块化多电平变流器(MMC)在子模块数较少的情况下,其输出电压谐波成分较大,因此通过优化调制方式来改善输出电压的谐波成分具有重要意义。首先回顾了基于电容电压排序的直接调制法和基于载波相移的调制法的原理,重点对两种调制方式下的输出特性以及桥臂电压进行了比较,最后通过单相MMC平台对两种调制方式进行了实验研究。     

不同调制模式下Boost变换器DCM模态的能量模型与稳定性分析

给出了Boost变换器断续工作模态(discontinuous conduction mode, DCM)下的能量模型,通过比较基于脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)模式下能量模型所得到的变换器的输出电压值与参考文献中的结果,证明了此能量模型的正确性。同时,基于PWM和脉冲跨周调制(pulse skip modulation, PSM)模式下的能量模型,分析了不同调制模式下变换器的稳定性。理论分析与仿真结果表明,PWM变换器在反馈电压误差放大因子KEA较大的时候会出现分岔和混沌现象,DCM模态下的PSM变换器在不同的调制度M下也会出现分岔现象,但不会出现混沌现象。文中还给出了PSM变换器倍二分岔的边界条件。     

矩阵变换器在非对称输入情况下输出电压波形的改善

在非对称输入电压情况下,对基于双空间矢量调制的矩阵变换器的输出电压波形进行了分析。提出了利用时变调制比改善输出电压波形的方法,在牺牲一定增益和增加少量计算时间的前提下,用可获得对称的输出电压。     

改进矩阵变换器在非对称输入情况下的空间矢量调制策略

分析了基于空间矢量调制矩阵变换器在输入电压非对称时的输出电压谐波问题,提出了一种有效的改进措施,通过在虚拟整流空间矢量调制矢量中注入负序分量,使得输出电压的谐波含量和不对称性均得到明显改善。通过数值仿真验证了所提方法的正确性。     

Phase-shifted Discontinuous Pulse-Width Modulation Methods for Multi-level Inverters Operated in Over-modulation Range

This article presents combinations of the generic phase-shifted pulse-width modulation method with conventional discontinuous pulse-width modulation methods operated in the over-modulation range. The treated discontinuous methods are the third harmonic injection, Depenbrock's DPWM1, and Ogasawara's DPWM2. The significant advantage of the present approach over the conventional phase disposition pulse-width modulation method is the equal power flow between the H-bridges and the improved distribution of the switching operations number between them. Furthermore, they provide improved linearity in the over-modulation range. The proposed pulse-width modulation methods are analyzed by extensive simulation results. Several aspects, such as the total harmonic distortion factor of the inverter output currents and voltages, harmonic content, frequency spectrum distribution, and switchings number, are studied.     

实际应用中的矩阵变换器空间矢量调制算法及优化调制模式

矩阵变换器在实际应用中会出现非理想状况,空间矢量调制策略算法不恰当会引起输出波形畸变。考虑输入非正常工况和换流时间问题,提出空间矢量调制策略的实现算法和优化的调制模式,以获得宽调节范围、低谐波的输出性能。首先提出一种采用矢量幅值之比实时计算电压调制比的方法,实现矩阵变换器在输入电压正常和非正常工况下均能输出三相正弦对称电压的目的;然后分析7种调制模式在考虑换流时间情况下窄脉冲出现的几率,在此基础上提出优化的调制模式,以解决窄脉冲引起的输出波形畸变问题;最后,设计一套基于数字信号处理器和现场可编程门阵列的控制系统,实现所提算法。实验结果验证了该实用算法的正确性。     

一种矩阵变换器的低调制比策略及实现

针对矩阵变换器空间矢量调制策略在低调制比输出时引起的换流问题及输出波形的非线性畸变,提出了三零矢量调制的空间矢量调制方案,同时设计了一套基于DSP和FPGA的控制系统.通过实验验证了该控制策略的可行性和正确性,达到了改善在低调制比给定时输出电压波形的目的,提高了矩阵变换器的运行性能.