大功率场合高性能的级联多电平变频调速系统的研究

级联多电平变频调速技术是高压大功率场合广泛应用的一种技术;为了实现调速系统的高性能控制,提出矢量控制和三角载波移相PWM方法相结合的控制策略;阐述了级联多电平矢量控制系统的系统构成、基本原理、级联五电平主电路拓扑结构及其载波移相PWM控制技术;基于MATLAB/Simulink Blocks 工具箱的系统仿真结果表明级联多电平逆变器可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量,还验证了所提方案的可行性,系统能够获得良好的调速性能.     

基于DSP的单相桥式级联逆变器SPWM的研究

级联型多电平逆变器拓扑及其控制策略的研究和实现是当前高压大功率电能变换器实现的重要环节。文章介绍了2H桥级联五电平逆变器的主电路,采用了载波相移PWM法对其控制,分析了电路的工作原理和控制规则,推导出了输出电压的解析表达式;采用TI公司DSP芯片TMS320F2812控制器设计实现了控制电路。对2H桥级联型五电平逆变器的输出电压波形和频谱的实验分析结果验证了理论分析的正确性,证明了控制方法的正确性和DSP实现载波移相技术的便捷性。     

基于直接数字频率合成的三角载波移相PWM控制FPGA的设计实现

本文阐述通过直接数字频率合成技术(DDS)用FPGA设计三角载波移相PWM波形的原理和要点,使多电平逆变器控制电路实现全数字化控制,改进了传统设计三角载波移相PWM的方法。实验表明该方案结构合理,具有较高的频率分辨率,可以实现快速频率切换,并且在改变时能够保证相位连续,易于大规模多电平级联电路的控制设计。     

模块化多电平逆变器的改进型PS-SPWM研究

模块化多电平换流器(MMC)具有级联型多电平换流器"模块化"的优点,输出电压中的谐波含量少,在高压直流输电中具有巨大的应用潜力。介绍MMC的数学模型和工作原理,分析传统载波移相调制策略,针对其存在的缺点提出一种改进型载波移相PS-SPWM调制算法,即载波三角波移相-开关频率优化PWM法(PS-SFO-PWM),并与载波移相SPWM调制算法进行比较;针对MMC中特有的三相之间的环流问题,通过对其进行PI调节,使环流抑制在一定的范围内,利于功率的有效传输。最后,在Matlab/Simulink7.0环境下搭建了基于载波三角波移相-开关频率优化PWM法的5电平逆变器的仿真模型,仿真结果验证了所提方法具有直流电压利用率高、开关频率小等优点。     

载波移相方式对多电平变换器谐波性能的影响

针对载波移相级联多电平变换器输出电压电平数目与载波移相方式的关系,提出全波移相和半波移相两种移相的方式,并对二者移相方式进行了理论分析.结合4单元和5单元级联多电平变换器进行仿真和试验研究,结果表明在半波移相方式下级联多电平变换器的输出电压电平数可达到最大电平数,降低输出电压的谐波含量.     

基于CPLD的级联型多电平变频器脉冲发生器的设计

本文基于级联型多电平变频器的拓扑结构和载波移相SPWM技术,由数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD)组成的PWM脉冲发生器,解决了DSP与多电平变频器的开关器件间的驱动脉冲接口问题。     

基于DSP+FPGA的载波移相算法的研究与实现

本文介绍了载波移相技术的SPWM算法,由于级联型高压变频器产生的SPWM控制信号至少15路以上,显然一块DSP是不可能实现的,本文利用DSP与FPGA相配合来产生SPWM。通过变频器带电机实验,验证了该方法的可行性。     

采用现场可编程门阵列的多电平D类功率放大器控制策略

介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关式的功率放大器,采用多电平技术来改善D类功率放大器输出品质,采用先进的现场可编程门阵列来实现相移PWM技术,其开关频率是单个单元开关频率的2N倍,该触发信号发生器通过数据采集单元接收A/D转换的调制波信号,通过多路载波移相控制单元产生多路相移的三角载波及其反向信号,经比较控制单元产生PWM触发信号波形,并通过死区控制单元进行死区保护控制处理.通过闭环控制保证输出信号的跟随品质,着重研究了闭环控制的控制策略,试验结果表明,采用该控制策略实现的D类功率放大器,系统带宽较宽,具有较好的瞬时响应和输出品质.     

级联多电平逆变器载波移相调制法的优化研究

针对传统级联高压变频器载波移相调制方法存在开关损耗大、直流电压利用率低等问题,及载波移相与矢量控制相结合的调制方法存在计算量大、计算繁琐、不易实现的问题,提出了级联多电平逆变器的优化控制方法——调制信号叠加零序分量法和两相控制法。该方法采用基于控制自由度组合的思想,通过向调制波中注入零序分量、直流分量等自由度来提高直流电压利用率、减小开关损耗。仿真结果验证了该方法的可行性。     

基于三次谐波注入的PWM调制技术仿真研究

针对传统载波移相SPWM调制技术调制下的级联H桥多电平大功率变流器输出电压利用率不高的问题,提出了三次谐波注入法,它能够在不影响逆变器负载电流和电压的情况下优化逆变器的输出,提高电压利用率15％且不影响输出电压谐波含量。本文详细分析了级联H桥三相多电平变流器的工作过程和三次谐波注入法的基本原理,并经分析得出了三次谐波注入PWM调制技术较之传统载波移相SPWM调制技术优越的结论。最后,通过Matlab／Simulink软件仿真验证了上述结论的正确性和可行性。     

级联变频器输出性能与载波移相量关系研究

载波移相PWM(CPS-SPWM)技术应用于级联型多电平变频器时,可在较低器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,从而改善其输出性能。目前载波移相量存在2π/N和π/N两种方式,且对不同级联数目的变频器输出有不同影响。为此,以载波移相技术的理论分析为切入点,研究了H桥级联型变频器输出性能与载波移相量的关系,2π/N移相方式对应的输出电压电平数在级联数是奇数情况下为2N+1,偶数情况下为N+1。而π/N移相方式不论级联数目奇、偶,对应的输出电压电平数均为2N+1。通过建立仿真模型及搭建实验平台加以验证,根据实验结果从谐波分析角度得出,π/N较之2π/N移相方式具有明显优越性及良好的谐波特性,目前π/N移相方式已成功应用于某水泥公司窑头风机变频系统并取得良好经济效益。     

一种新型多电平SVPWM控制策略的研究

随着H桥逆变器电平数的增加,其空间矢量调制算法(SVPWM)也越来越复杂。提出一种任意电平H桥逆变器的SVPWM算法,通过等效矢量变换,可将两电平逆变器中合成参考矢量的电压矢量及其作用时间推广到任意电平。以三电平和五电平H桥级联型多电平变换器为控制对象,对该算法的正确性进行了仿真验证。     

基于循环路径的级联多电平逆变器母线电容波动均衡控制系统

传统控制级联多电平逆变器的频率偏差较大，性能不稳定。为此，设计一种级联多电平逆变器母线电容波动均衡控制系统。在调频盲卷积开发平台的基础上，协调母线电容大数据采集器及均衡控制器的连接方式，完成新型系统的硬件运行环境搭建。利用线性聚类控制程序中的目标节点，移植调频盲卷积的协议栈及规划大数据的循环路径，完成新型系统的软件运行环境搭建，实现基于循环路径的级联多电平逆变器母线电容波动均衡控制系统的搭建。对比试验结果表明，与传统系统相比，应用均衡控制系统后，时域、频域调频波仿真波形的控制有效性均能达到65%以上。     

基于三相桥式逆变电路的恒频调制技术对比分析

为了验证逆变电路中不同调制技术的输出特性,基于三相桥式逆变电路,对几种恒频调制技术进行对比分析。针对基本三相桥式逆变电路和三相桥式MMC(Modular Multilevel Converter)电路,采用PWM、SVPWM、载波移相、载波层叠及最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM)等恒频调制技术对其进行控制,搭建Matlab/Simulink仿真,仿真分析不同调制方法下输出线电压波形,对直流电压利用率、总谐波畸变率(Total Harmonics Distortion,THD)和功率损耗进行分析比较。仿真结果表明,当拓扑为基本三相桥式逆变电路时,除NLM外,各调制方法均能满足电能质量国家标准THD规定,但直流电压利用率相差较大;当拓扑为三相桥式MMC电路时,分别采用载波移相、载波层叠及NLM实现了七电平MMC的调制。     

Design and implementation of cascaded H-Bridge multilevel inverter using FPGA with multiple carrier phase disposition modulation scheme

The paper deals with design of Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter (CHB-MLI) with separate DC source to each inverter using multiple carrier Phase Disposition PWM such as symmetric disposition, phase opposition disposition and alternative phase opposition disposition to reduce the Total Harmonic Distortion (THD) and to improve the power quality of the supply voltage and current. In early days, the multilevel inverters are controlled with high frequency PWM method. This is not suitable for high power applications due to the high switching losses. With the help of multiple carrier PWM switching losses in the inverter circuit are reduced, so it can be used for high switchi ng frequency applications. The simulation of proposed system is developed using MATLAB Simulink software. The Performance simulation results are validated through experimental test setup using SPARTAN - 6 FPGA. Simulation results and effectiveness of the proposed method is proved and validated by experimental data.     

一种改进的混合级联多电平逆变器研究

文章以实际功率器件的耐压值为基础,采用增加低压单元的混合级联拓扑,辅以优化的PWM算法,设计出了适用中高压场合的多电平逆变器方案。改进的混合级联多电平逆变器不但输出波形质量好,而且有效地解决了倒灌电流的问题。     

Simulation modelling and analysis of modular cascaded multilevel converter based shunt hybrid active power filter for large scale photovoltaic system interconnection

Modular multilevel inverters are promising candidates for next generation of efficient, robust and reliable inverters in large scale photovoltaic system. A modular cascaded multilevel inverter based shunt hybrid active power filter (SHAPF) for three phase grid-connected large scale PV systems is represented in this paper. The main contribution of this paper is to model and control of grid interfaced large scale photovoltaic system with embedded hybrid active power filter functions. In proposed system, the features of hybrid active power filter have been amalgamated in the control circuit of the voltage controlled voltage source inverter interfacing the photovoltaic system to the grid. As a result, the same inverter part of SHAPF is utilized to inject power generated from photovoltaic source to the grid and also to act as hybrid active power filter to compensate harmonics and reactive power demand. With using compensation ability, the grid currents are sinusoidal and in phase with grid voltages. The whole system is modeled in PSCAD/EMTDC. The simulation results are demonstrated to verify the operation and the control system of the proposed system.