软开关PWM三电平直流变换器的控制策略

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共九种控制方式，根据一对开关管中两只开关管的关断情况，将这九种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念，提出它们实现软开关的方式，然后将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类，并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法，并提出几种零电压/零电流开关的电路拓扑。     

多电平功率变换器主电路拓扑结构综述

主电路拓扑结构是多电平功率变换器研究的关键内容之一。中高压功率变换器高电压、大容量的特点,客观上决定了其主电路由较多的主开关器件组成,主电路构成元件的增加决定了其拓扑结构的丰富多样。本文对近年来多电平变换器的主电路拓扑结构的发展进行了较为详细的综述研究,对其发展趋势进行展望,认为除了采用传统的依靠灵感和经验来发展新拓扑外,更重要的是寻找一种严密、科学、系统的拓扑发展方法,从而找到多电平功率变换器的拓扑结构的完善集,并根据实际应用研究具体拓扑的最优化方案,以实现高性能、高可靠、低成本的功率变换系统。     

级联型多电平变换器PWM控制方法的仿真研究

多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器,其相应的电路拓扑结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点,基于现有的研究成果,该文认为当电平数超过3时,采用级联型电路拓扑结构和三角载波PWM法的组合,是一种较为可行的方案。在此基础上,首先讨论了三种已有的多电平变换器三角载波PWM控制方法,根据它们各自的优缺点,提出了一种新型的适用于级联型多电平变换器的PWM方法。文中介绍了它们的原理和特点,为了比较它们的控制效果,采用功能强大的Saber软件进行了仿真研究,仿真结果表明,所提出的方法,在输出电压谐波和电压利用率方面,兼具前三种方法的优点。最后,作者对今后的研究提出了建议。     

软开关PWM三电平直流变换器

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共9种控制方式,根据一对开关管中两只开关管的关断情况,将这9种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念,提出它们实现软开关的方式,将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类,并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法,提出几种零电压/零电流开关三电平直流变换器的电路拓扑。     

高功率多电平变换器的研究和应用

本文对高功率多电平变换器的主电路拓补结构,控制策略,研究应用现状及发展前景进行了较为详细的讨论,并据此对多电平变换器今后的研究方向提出了建议。     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

多电平变换器拓扑结构和控制方法研究

多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器，其电路拓朴结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点。基于电平箝位方式对多电平变换电路进行了分类，比较了“二极管或电容箝位”和“使用独立直流电源箝位”两类典型多电平电路拓扑结构的优缺点，并将现有的多电平PWM控制方法根据其优缺点进行了比较，指出了其适用范围。     

多电平直流变换器中飞跨电容电压的一种控制策略

多电平直流变换器利用飞跨电容使得输入电压在串联的各开关管之间均分，以降低各开关管的电压应力。合适的飞跨电容电压是保证多电平直流变换器正常工作并具有良好性能的关键。文中提出一种新颖的控制飞跨电容电压的方案，该方案首先将输出电压与飞跨电容电压解耦，使得控制飞跨电容电压的同时不影响输出电压的调节。继而对飞跨电容电压进行解耦控制，采用这种控制方案有利于分别独立设计各个飞跨电容电压和输出电压的控制闭环。此控制方案通过四电平直流变换器进行了实验验证。     

CHB多电平逆变器PWM调制优化及功率均衡控制策略

针对级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)多电平逆变器载波空间层叠(carrier disposition,CD)调制策略下,各级联H桥单元输出功率不均衡以及载波移相调制(carrier phase shift pulse width modulation,CPS-PWM)策略下输出线电压总谐波含量(total harmonic distortion,THD)较高的问题,提出了一种基于功率均衡的混合多载波脉宽调制策略。该策略以载波同相层叠调制(in-phase disposition pulse width modulation,IPD-PWM)策略中的一个载波周期段为基本单元,通过周期性的循环改变三角载波在垂直方向的排列方式,从而实现和CPS-PWM策略一样在全调制比范围内各H桥单元的功率均衡;又能在不改变IPD-PWM输出电压波形的条件下,保证输出电压的谐波频谱与采用IPD-PWM策略时完全一致,有效地改善了逆变器输出线电压的谐波性能;从而解决了各级联单元输出功率不均衡和线电压THD较高的问题。最后通过仿真和实验结果验证了该策略的正确性。     

大容量多电平变换器PWM控制技术现状及进展

多电平PWM控制技术是多电平变换器研究的核心内容之一。基于传统两电平PWM技术的研究经验,经过近十几年的发展,多电平PWM控制技术已形成了几类不同的实现方法,同时新的控制方法还在涌现。与两电平相比,多电平PWM控制需要面对一些新的问题,拓展PWM控制的内涵,进而形成新的PWM控制思路。按照目前的发展情况,多电平PWM控制方法一般有多电平载波PWM方法、多电平空间矢量PWM方法,以及其他优化的PWM方法。本文对已有的多电平PWM控制技术进行了归纳和分析,最后指出多电平空间矢量法和载波调制法在一定条件下具有内在的一致性。     

级联型多电平逆变器的改进PWM控制方法

级联型多电平逆变器由于其显著特点,受到了电力电子技术人员的广泛关注。通过对级联型多电平逆变器几种典型控制方法的分析比较,提出了一种改进多载波脉宽调制（PWM）控制方法。该方法通过改变载波的幅值,使级联逆变器的各个逆变单元开关规律相同,并使所有的开关器件的损耗一致,有利于保证逆变单元使用寿命的一致和提高整个装置的可靠运行性能。研制了一套串联2单元5电平逆变器,采用现场可编程门阵列（FPGA）器件实现了所提出的控制方法,控制精度高、抗干扰能力强。实验结果证明了该方法的可行性。     

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构.主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量.该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式.文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果.仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性.     

一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法

多电平变流器的电容电压不均问题影响装置容量利用率、稳定运行以及电能质量。提出一种基于直流电容取电的多电平变流器动态电阻均压装置及控制方法。该装置由低压金属氧化物半导体场效应管（metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET）与电阻串联构成动态均压电阻,通过宽范围电压输入型DC-DC电源从直流电容获取功率,并采用滞回比较、占空比控制等方法控制低压MOSFET的开通和关断,实现多电平变流器各电容电压的动态均衡控制。该装置增加的成本较低,控制方法较为简单,易于实现,适用于各种多电平变流器结构,通用性较强。基于PSCAD/EMTDC的仿真表明,提出的动态电阻均压装置和控制方法能够良好地实现多电平变流器直流电容的动态均压控制。     

模块化多电平变流器的直接功率控制仿真研究

新型模块化多电平变流器(modular multilevelconverter,MMC)通常采用双闭环矢量控制策略,针对该方法存在的需调整控制参数较多、动态响应慢等问题,研究MMC的直接功率控制策略及电容电压平衡方法。首先,将现有的桥臂模块电压排序法与参考信号中叠加平均值控制量的方法进行综合,控制电容电压平衡;然后,在桥臂内电容电压相互平衡的基础上,利用双闭环PI调节器控制桥臂间各电容电压保持一致并跟踪给定,使电压波动范围明显减小,提高变流器输出波形质量;最后,将变流器虚拟磁链直接功率控制策略应用于MMC。研究该种拓扑结构下的功率估计方法,并利用Matlab对所设计系统进行仿真验证,结果表明所提控制方法正确、有效。     

新型模块化多电平变换器的PWM控制

新型模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)通过子模块电压叠加输出高电压,输出电压谐波含量少,且无需额外的滤波器和变压器,十分适用于轻型直流输电系统中.由于MMC各桥臂级联多个子模块,各子模块中通过对直流储能电容器的双向PWM斩波输出需要的电压,这就需要对各子模块电容电压进行...     

直流电源PWM级联与多电平逆变器的技术改革

介绍了一种新型的直流电源PWM级联式多电平逆变器的基本工作原理和控制方法。     

适用于大规模MMC的分布式控制系统及两级均压策略

在高压大功率应用场合,模块化多电平换流器(MMC)每个桥臂子模块数量较多,造成其控制系统硬件构成复杂、协调控制困难。文中提出一种适用于大规模MMC的模块化结构的分布式控制系统:该控制系统由一个主控制单元和若干个桥臂控制单元构成,每个桥臂控制单元又由若干个阀组控制单元组成,每个阀组控制单元只控制较少数量的子模块。该结构有效降低了主控制单元和桥臂控制单元的控制压力,易于实现与扩展。针对该控制系统,提出一种包含阀组间均压和阀组内均压的新型均压策略。在三相41电平MMC实验样机上对所提出的控制系统及均压策略进行了验证,实验结果证明了所述控制系统的可行性及均压策略的有效性。     

一种新型模块化多电平换流器热平衡控制策略的研究

针对模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)运行中各子模块元器件参数不匹配造成的热不平衡现象,提出了一种嵌入在电容电压平衡算法中的热平衡方法,可在电容电压平衡控制的基础上控制子模块(sub-module,SM)之间的热平衡,保证在不改变子模块输出电压波形及波形质量的基础上均衡各子模块之间的温度差,防止子模块中半导体器件由于高温或频繁的温度变化造成老化或损坏。通过仿真平台验证了所提热平衡控制方法在抑制子模块热不平衡问题上的有效性,实现了MMC中不同子模块间的均衡热应力分布。