六相三电平并网逆变器及其控制方法

针对中性点钳位型三电平并网逆变器(NPC,Neutral Point Clamped Inverter)存在的中点电位不平衡问题,设计了一种六相三电平并网逆变器,并对其主电路结构和控制方法开展研究。首先,通过对主电路结构进行分析,阐述了六相三电平逆变器的工作原理,分析可知六相三电平逆变器不使用续流二极管和分压电容,从而避免了中点电位不平衡问题;其次,对六相三电平逆变器的控制方法进行研究,提出六相三电平逆变器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)控制方法;进而,用MALTAB/Simulink软件对其进行仿真,并与NPC型并网逆变器进行对比分析;最后,通过1 k W的实物模型实验,验证了方案的可行性。     

三电平逆变器变频调速系统设计

在三电平逆变器的变频调速系统中,系统主体电路作为执行环节,它的稳定性和可靠性非常重要,其直接关系到整个系统能不能正常运转。本文主要将介绍二极管箝位型三电平的变频调速系统主电路的的设计以及驱动电路的设计,保护电路的设计等。     

飞跨电容型双降压五电平逆变器

为综合利用飞跨电容逆变器和双Buck电路的优点,以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出一种新颖的五电平双降压式飞跨电容逆变器。该拓扑结构不同于传统的飞跨电容型、二级管钳位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。飞跨电容通过逻辑电路对冗余模态进行选择,实现充放电的均衡。与传统的桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明了该逆变器性能的优越性。     

五电平双降压式半桥逆变器

以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出新颖的五电平双降压式半桥逆变器。该拓扑结构不同于传统飞跨电容型、二极管箝位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。与传统桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明该逆变器性能优异,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量。     

基于集成门极换流晶闸管的中压三电平逆变器的驱动脉冲优化设计及复杂可编程逻辑器件实现

基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。     

三电平逆变器SVPWM的死区补偿和窄脉冲处理

以电压型三电平逆变器为例,分析了基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)三电平逆变器的死区效应及窄脉冲对三电平逆变电路的影响,给出了一种根据输出电流极性修改触发脉冲,从而达到死区时间补偿的方法。在最小脉宽处理区域,通过重新确定起始矢量处理方法避免窄脉冲。仿真和实验结果验证了理论的可行性。     

一种三相二臂的三电平有源电能质量补偿器

为治理非线性不平衡负载的电能质量问题,研究一种简化型三电平有源电能质量补偿器。它由三相二臂三电平逆变器与直流均压电路组成。在分析逆变器的结构和数学模型的基础上,推导逆变器的无差拍控制公式。由于两开关臂在无差拍控制上有耦合关系,为此前馈解耦方法被用来实现两个三电平开关臂的独立控制,提高系统的稳定性。针对直流侧均压问题,采用一种小容量的均压电路,并提出基于电流闭环的均压控制方法,可实现直流侧电压动态均衡。最后,仿真和实验结果验证了所提出结构和控制方法的正确性。     

高压大功率三电平逆变器的SPWM数字化技术研究

数字化的正弦脉宽调制(digital sinusoidal pulse width modulation,SPWM),能够提高脉宽控制信号输出精度,缩短控制响应时间,增加系统安全稳定性。结合高压大功率中性点箝位(neutral point clamped,NPC)三电平逆变电路的特点,对其SPWM数字化过程中三角载波形成、正弦调制波发生、器件开关时间计算、开关状态组合配置以及脉宽信号故障诊断的数字化原理进行了研究。提出了简化的开关时间计算方法、完善的死区设置、通用的超调制原则以及故障信号高速闭锁的实现方法。最后利用DSP+FPGA+CPLD的新型结构实现了三电平逆变器的高性能数字化控制,仿真和试验结果证明了该文数字化构想的正确性和可行性。     

一种单相五电平逆变器及其控制策略

针对中点钳位型多电平逆变器直流电压源利用率低、中点电位不平衡等问题,提出了一种两级式单相五电平逆变器。该五电平逆变器的前级可等效为三电平DC/DC变换器,后级通过连接H桥电路实现逆变。该五电平逆变器与中点钳位型三电平逆变器相比,直流电压利用率提高了4倍,同时利用单滞环比较器实现了中点电位平衡,应用载波层叠调制技术、单闭环完成了逆变器的调制与控制。最后搭建模型进行仿真,验证了该五电平逆变器的可行性和正确性。     

一种基于倍压电路的七电平单相逆变器设计与仿真

本文针对单电平逆变器输出电压总谐波失真大的问题,提出一种新颖的七电平逆变器拓扑结构。通过控制Mosfet的开关完成调节母线电压的功能,实现了七电平单相逆变器。相比于传统的七电平逆变器本拓扑使用较少的开关管,并减小部分开关器件的电压应力有效降低了开关损耗,提高了系统的稳定性。同时本系统电压增益可达到3~30倍宽范围稳定增益,尤其适用于低输入电压下的逆变器。最终本文通过PSIM搭建仿真电路验证了系统的可行性。     

充电泵高功率因数准半桥逆变器

提出一种新型充电泵高功率因数准半桥逆变器拓扑结构。该逆变器具有电路结构简单和采用普通的PWM控制方式的特点。分析了电路的工作过程及取得高功率因数的条件，给出了电路参数设计指导，并通过仿真与实验证实了理论分析的正确性。达到了不用专用控制芯片实现高功率因数的目的。     

复合型电流质量调节装置的研究

提出了一种级联型复合电流质量调节装置主电路拓扑,与传统拓扑相对比,采用了双PWM变换技术.PWM整流器为装置提供了稳定的直流电压,实现输入功率因数近似为1,同时实现了直流电压与输出电流的解耦控制.逆变侧采用谐波与无功统一补偿的控制策略,并采用输出电流直接PI闭环反馈控制,保证良好的电流跟踪效果.最后设计了一套基于DSP+FPGA控制的低压实验原理样机,验证了所提出的主电路拓扑及控制策略的可行性和有效性.     

一种改进的七电平逆变器对比仿真研究

结合二极管钳位型三电平和传统两电平逆变器的特点,本文提出一种新型的七电平逆变电路拓扑。新型电路拓扑所用的开关管的数量和三电平相同,但是电平数大大提高,波形也更加近似于正弦波。本文对该逆变器的控制方法进行了分析。基于Matlab,搭建仿真电路,证明其控制方法的可实现性。     

用于光伏并网检测的电网扰动发生装置研制

作为清洁能源的太阳能发电已越来越受到重视并得到应用。根据光伏电站接入电网测试规程,研制出一种适用于光伏并网检测、具有能量回馈功能的电网扰动发生装置,实现电网电压幅值、频率扰动的模拟。该装置为背靠背双PWM拓扑结构,包括两电平PWM整流装置和三电平PWM逆变装置,整流侧采用电压电流双环控制,逆变侧采用电压单环控制,该控制策略能够准确跟踪目标参考值,响应速度快,稳态误差小。仿真和试验结果证实了该电路设计和控制策略是可行和有效的。     

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。     

新型单相五电平电压源逆变器

为了改善传统多电平逆变器电路结构复杂的问题,利用较少的功率器件实现尽可能多的电平输出,提出一种新型单相五电平电压源逆变器。新型电路扑结是在传统的单相H桥型电压源逆变器的基础上,增加了两个单向功率开关,利用6个功率开关在交流侧就可以产生5个不同的电平输出。在分析电路拓扑工作原理和6种工作模式的基础上,给出了简单的PWM控制策略。实验结果验证了电路拓扑及其控制方法的有效性。     

一种新型电压型逆变器拓扑结构及其PWM控制方法

多电平逆变器具有功率容量大、输出谐波小、传输损耗低等优点而得到越来越广泛的应用.其主要缺点是电路结构复杂、需要大量的功率元件、控制方法复杂.在传统H桥级联型逆变器基础上,提出了一种新型逆变器拓扑结构.通过采用辅助双向开关,在提高输出电压电平数的同时大量减少功率开关元件的数量,简化了电路结构.并根据新型逆变器拓扑结构的特点,提出了一种阶梯波PWM控制方法,采用特定谐波消除法(SHE-PWM)对逆变器输出电压的低次谐波进行抑制,同时进行了仿真.最后建立一套九电平电压型逆变器试验系统,对拓扑结构和PWM控制方法进行了验证.     

一种新型推挽式三电平逆变器的分析与仿真

提出了由多电平逆变器、高频变压器、输出周波变换器等构成的推挽式高频隔离三电平逆变器电路拓扑,具有电路简洁、两级功率变换、双向功率流、高频电气隔离,该变换器的功率开关管两端为三电平电压波,降低了开关管的电压应力,能够将不稳定的高压直流电变换成稳定的正弦交流电。分析了该逆变器的工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略,给出了逆变器外特性公式,与传统的二电平逆变器进行比较,可以得出该逆变器可以减小滤波电感、并能降低主开关管电压应力等结论,通过仿真证实了该逆变器的正确性和先进性。     

三电平大功率变频器故障特征及诊断方法研究

为确保三电平大功率变频器的稳定运行,通过理论分析和仿真,详细分析了其主电路中各功率器件在开路故障时的工作情况、故障典型特征及具体表现形式,并总结出了故障诊断规则.最后,基于理论分析和仿真,对三电平大功率变频器功率器件的开路故障进行了实验.实验结果进一步验证了对功率器件故障分析及仿真结果的正确性.