三电平ANPC逆变器中点电压平衡控制策略

针对三电平有源中点箝位型逆变器存在中点电压偏移的问题,提出了一种改进的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)中点电压平衡控制策略。该策略对逆变器的三相桥臂分别进行控制,并根据采样得到的中点电压和三相电流的大小及方向,动态微调每个开关周期内各相开关序列零状态的占空比,从而改变直流侧电容的充放电时间,减小输出电流对中点电位的影响,达到控制中点电压平衡的目的。该控制策略使用和传统的SVPWM一样的矢量分区方法和脉冲开关序列,所以没有额外地增加矢量分区的复杂度和器件的开关损耗。最后搭建了三电平有源中点箝位型逆变器的仿真模型和实验平台对提出的控制策略进行了验证,仿真与实验结果证实了所提控制策略的有效性与可行性。     

三电平有源电力滤波器中点平衡控制的研究

以采用SVPWM控制策略的二极管箝位三电平有源电力滤波器作为研究对象,针对直流侧中点电压的不平衡问题进行分析,在对现有的平衡控制方法进行分析的基础上,提出了一种新颖的基于硬件的中点电压控制法;同时,将该种电压平衡控制策略应用在三电平有源电力滤波器中,进行了仿真平台搭建和仿真研究,结果验证了所提出控制策略的可行性。     

三电平有源滤波器直流侧电压控制方法

建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的影响。然后针对三电平APF,提出了一种简单的中点电压平衡控制策略。该方法只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现中点电压平衡控制。同时,并没有增加系统的开关损耗和输出电压的du/dt。仿真结果证明了这种控制策略的正确性。     

三电平电压型PWM整流器的研究

介绍了三电平电压型PWM整流器的基本原理,采用了基于d,q轴的前馈解耦控制策略.运用负小矢量首发的空间矢量脉宽调制算法( SVPWM),给出了算法的具体实现过程.探讨了影响中点电位平衡的主要原因,提出了检测直流电容电压和中点电流调节正负小矢量作用时间的中点电位平衡策略.仿真和实验验证了所提控制策略和调制算法的有效性.     

基于特定谐波消除PWM的三电平有源中点钳位逆变器共模电压抑制方法

带电机负载的逆变系统中,降低逆变器输出共模电压的幅值对预防定子绕组绝缘击穿、延长轴承寿命和减小电磁干扰等具有重要意义。以三相三电平有源中点钳位型逆变器为研究对象,分析了三相特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)输出开关状态产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,研究了SHEPWM方法的中点电压自平衡特性,提出了一种改进的SHEPWM控制策略。该控制策略在不影响消除线电压特定谐波及保持中点电压自平衡特性的前提下,能有效降低逆变器输出的共模电压幅值。最后搭建了三电平有源中点钳位型逆变器仿真和实验平台,并对提出的控制策略进行验证,实验结果证明了控制策略的有效性。     

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Buck-Boost电路的三电平逆变器中点平衡控制研究

针对二极管箝位式三电平逆变器中点电压不平衡问题,通过分析产生中点电压偏移的原因,采用基于Buck-Boost电路的中点电压平衡方法,并对该平衡电路提出一种PI控制策略。分别对常规小矢量调节法和Buck-Boost电路平衡法进行了研究和分析,仿真结果表明Buck-Boost电路平衡方法及控制策略可有效抑制中点电压偏移,并在高调制比和小电容情况下,电压平衡效果优于常规小矢量调节法。     

基于区间选择的三电平中点电压平衡研究

中点电压不平衡是三电平逆变器的固有问题。分析了不同电压矢量对中点电压的影响,研究了不同区间内,在调制波上叠加直流偏移量与中点电压间的关系,提出基于区间选择型的SVPWM三电平中点电压平衡控制策略。该方法仅需采样直流中点电压,通过选取合适的调整区间,在该区间内加入直流偏移量到调制波上,维持合成矢量作用顺序不变,改变合成矢量作用时间,通过重新分配大矢量、小矢量或零矢量作用时间,从而解决三电平逆变器中点电压不平衡的问题。实验结果验证了基于区间选择型的SVPWM三电平中点电压平衡控制策略的有效性。     

直驱永磁同步风力发电系统双PWM控制策略

为了提高效率,直驱永磁同步风力发电系统采用三电平双PWM变流器。分析了永磁同步发电机(PMSG)和网侧变流器的数学模型,PMSG采用转子磁场定向的矢量控制策略,网侧变流器采用电网电压定向的矢量控制策略。还详细分析了背靠背系统的中点电压数字模型,由此模型得到通过注入零序电压来平衡中点电压的方法。最后通过风力发电模拟实验,实现了系统单位功率因数发电并网,验证了系统控制策略的有效性;实验结果表明,所采用的中点电位平衡方法具有较好的动稳态平衡能力,能够实现中点电位平衡。     

一种N相中点钳位型三电平逆变器的PWM策略

本文研究了N相中点钳位型三电平逆变器(NPC 3LI)的调制策略和中点电压控制方法。提出一种适用于N相NPC 3LI的PWM策略——N相虚拟空间矢量脉宽调制策略(N-VSVPWM),这种PWM策略通过准确地计算和执行每相1电平占空比实现中点电压无条件平衡。一些非理想因素(如死区插入)会破坏该PWM策略的中点电压自平衡能力,因此,本文还提出基于N-VSVPWM的中点电压主动控制方法。理论分析和实验结果表明,N-VSVPWM较空间矢量脉宽调制策略(SVPWM)具有更好的中点电压控制能力,较好的谐波特性,但是开关损耗有所上升。     

双向Z源三电平逆变器中点电位动态平衡算法

双向串联型Z源三电平逆变器直流输入电压通过分压电容分压,存在中点电位平衡问题。但是,现有针对于Z源三电平逆变器的中点电位平衡算法具有以下缺点：1)不适用于双向变流器;2)由于中点电位平衡与Z源升压相互制约,且传统SVPWM策略整体升压能力小,中点电位平衡控制困难。针对以上问题,通过扩展直通状态的作用时间,提高SVPWM策略的整体升压能力;进而将动态平衡因子与Z源升压耦合,提出双向Z源三电平逆变器中点电位动态平衡算法。仿真结果表明：1)相比于传统SVPWM算法,基于改进SVPWM算法,改进拓扑的整体升压能力提高;2)在逆变、整流和低功率因数3种工况下,能够维持中点电位平衡。     

单相光伏并网发电系统的NPC三电平逆变器研究

为提高单相光伏并网发电系统的功率因素和输出电压电能质量,降低逆变器单位功率的成本和谐波含量,提高系统的灵活性,提出了一种NPC三电平单相光伏并网逆变器。分析了NPC型三电平的工作原理,研究了NPC型三电平直流侧中点电位不平衡问题,采用空间矢量控制的SVPWM方法对逆变器进行控制。基于MATLAB/SIMULINK仿真环境,建立了NPC三电平SVPWM控制的单相光伏并网发电系统,仿真结果验证了逆变器及控制策略的有效性。     

基于零序电压注入的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制方法

针对三电平中点箝位(NPC)逆变器的中点电位平衡控制问题，该文建立了基于零序电压注入的中点电位平衡控制模型，提出了所需注入零序电压的准确解析计算方法，并在此基础上提出了“预估-校验-修正”的实时控制算法。根据解析计算结果，分析了中点电位平衡控制所受的限制，及由此决定的中点电位完全可控区域。针对6kV／1800kVA三电平调速系统的仿真结果表明所提算法是正确且有效的。     

有源钳位三电平变频器及其结温平衡控制

传统中点钳位(NPC)三电平变频器存在功率器件结温不平衡的缺点,严重限制了变频器容量的提升,采用有源钳位(ANPC)三电平拓扑可平衡功率器件的结温。本文对ANPC三电平变频器的开关状态及其换流方式进行了分析,并给出了功率器件的损耗和散热模型。介绍了ANPC三电平变频器的两种PWM方式,在此基础上提出了一种结温平衡控制方法。实验结果表明,该方法能够随着调制度的变化动态改变PWM方式1和方式2的工作比例,实现结温平衡控制。相比于NPC三电平变频器,ANPC在逆变和整流模式下的容量可分别提高23.1%和33.3%,具有较高的工程应用价值。     

HVDC transmission systems: Bipolar back-to-back diode clamped multilevel converter with fast optimum-predictive control and capacitor balancing strategy

Voltage source multilevel power converter structures are being considered for high power high voltage applications where they have well known advantages. Recently, full back-to-back connected multilevel neutral diode clamped converters (NPC) have been used in high voltage direct current (HVDC) transmission systems. Bipolar back-to-back connection of NPCs have advantages in long distance HVDC transmission systems, but highly increased difficulties to balance the dc capacitor voltage dividers on both sending and receiving end NPCs.This paper proposes a fast optimum-predictive controller to balance the dc capacitor voltages and to control the power flow in a long distance HVDC system using bipolar back-to-back connected NPCs. For both converter sides, the control strategy considers active and reactive power to establish ac grid currents on sending and receiving ends, while guaranteeing the balancing of both NPC dc bus capacitor voltages. Furthermore, the fast predictive controller minimizes the semiconductor switching frequency to reduce global switching losses.The performance and robustness of the new fast predictive control strategy and the associated dc capacitors voltage balancing are evaluated.     

三电平中点箝位整流器系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法研究

该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位（NPC）电压型整流器的数学模型，分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上，提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定，动态响应快的优点，并且通过设计新的三电平PWM调制方法，有效地解决了由现有三电平SPWM调制方法引入的直流母线中点电位存在三次波动的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性，以及基于Lyapunov直接法设计的非线性控制器的有效性。     

NPC三电平变流器中点电位平衡控制研究

三电平中点箝位型(NPC)变流器具有输出电压谐波小、器件开关损耗低等优点,作为变流器拓扑被广泛关注和研究。针对NPC三电平变流器中点电压平衡控制问题,本文通过分析NPC三电平变流器的数学模型和中点电位电压波动原理,提出一种零序电压分量注入法,并通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型,通过对比试验分析,充分验证了所提方法可以在有功、无功输出工况下,实现中点电压平衡控制,且系统运行情况良好。     

基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理.提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法.该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节的优点,并且通过设计中点电位控制器,能够有效抑制由外部扰动和调制方法造成的中点电位的直流和低频脉动.通过系统的仿真和实验,验证了该数学模型的正确性,以及该控制方法的优异性能.     

一种高性能三电平NPC整流器控制方法的研究

分析了三电平中点箝位PWM整流器的工作原理,并提出了一种基于d,q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点箝位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节,以及有效抑制中点电位的直流和低频脉动等优点。文中详细介绍了电流以及中点电位控制器的设计,并给出了控制系统的具体软硬件实现。通过仿真和实验研究,验证了该控制方法的正确性和有效性。     

一种NPC型三电平变流器虚拟空间矢量调制策略的快速算法研究

在NPC型三电平变流器的调制策略中,虚拟空间矢量调制策略(Virtual Space Vector PWM,VSVPWM)是一种全调制度系数和全功率因数中点电压无波动的调制策略,但该调制策略的具体实现过程较为繁琐。分析了VSVPWM策略的基本原理,在此基础上提出了一种三电平VSVPWM策略的快速等效算法-各相电平作用时间计算法,这种快速算法不需进行传统三电平VSVPWM的复杂运算,更易于数字化实现。仿真和实验验证了文中理论分析的正确性。