二极管钳位型三电平逆变器共模电压抑制

二极管钳位型(NPC)三电平逆变器是一种应用广泛的多电平逆变器结构。中点电位不平衡是NPC三电平逆变器固有的缺点。传统虚拟空间矢量调制(NTV2)能在输出电压全范围内控制中点电位平衡,但其产生的共模电压较大。针对上述缺点,提出了一种新型NTV2方法,选用产生共模电压较小的基本电压矢量合成新的虚拟小矢量和虚拟中矢量。同时,提出相占空比法,降低了新型NTV2方法的开关频率,使其开关频率固定。仿真和实验结果验证了新型NTV2方法能够有效地抑制共模电压,且在输出电压全范围内控制中点电位平衡。     

低共模电压双三电平变换器中点电位主动控制调制策略

开绕组负载双端级联是实现多电平的有效方法,其冗余特性可提高系统的可靠性。双三电平变换器级联可得到五电平变换器的输出特性,将五电平调制算法应用于双三电平变换器,计算量大、实现复杂。该文提出一种由单三电平虚拟矢量调制算法直接扩展到双三电平的解耦调制实现方法,不仅可完全消除共直流母线拓扑的零序电压,还可将系统的共模电压幅值抑制到直流侧电压的16.7%。修正单三电平中点电位控制的中点电流,通过单三电平调制算法实现双三电平变换器的中点电位主动控制,有效加快中点电位调节速度,所提双端级联多电平变换器调制策略可以保持和单三电平变换器调制相同的计算量。仿真和实验结果表明,该文所提由单三电平虚拟矢量调制算法直接扩展到双三电平变换器的解耦调制策略,可在全调制度、任意负载功率因数下,完全消除零序电压,有效抑制共模电压,并实现中点电位的主动控制。     

三电平双组双调制波载波脉宽调制方法

中点电位不平衡问题是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)逆变器的固有问题,目前的中点电位平衡方法或者在部分条件下无法完全消除中点电位低频波动,或者存在开关频率偏高的问题。提出一种双组双调制波载波脉宽调制(double-group double-modulation-wave carrier-based pulse width modulation,DGDMWPWM)方法。DGDMWPWM由平均中点电流大小相等方向相反的两组双调制波根据中点电位的方向进行切换调制,既能完全消除三电平NPC逆变器的中点电位低频波动,又具有开关频率较低的优点。详细阐述该脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的基本原理,并通过仿真和实验研究验证了该PWM的有效性。     

三电平NPC逆变器共模电压抑制

调制策略是三电平中点箝位(NPC)型逆变器的关键技术之一。传统脉宽调制策略能平衡中点电位,但会产生较大共模电压(CMV)。针对上述缺点,提出一种基于零序电压(ZSV)注入的三电平正弦波脉宽调制(SPWM)策略,能同时平衡中点电位和抑制CMV。在一个载波周期内,所提调制策略通过ZSV的注入和调制波的分解,能保证中点电位的平衡;通过调制波的分解和开关序列的优化,能抑制逆变器产生的CMV。该调制策略实现简单、计算时间少,能在输出电压全范围内控制中点电位平衡,同时能有效抑制CMV。最后,与传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略进行实验结果对比分析,验证了所提调制策略的可行性和有效性。     

抑制T型三电平逆变器共模电压的调制策略

共模干扰和中点电位不平衡问题是三电平逆变器的研究热点之一。为此,提出了一种可在全调制比和全功率因数范围内实现共模电压抑制和中点电位平衡的调制方法。该方法优选共模电压小的基本矢量参与虚拟矢量的合成,将共模电压抑制在±U_dc/6范围内;将优选后的基本矢量构成虚拟矢量,进一步消除了中点电位波动大的问题;通过改进小区域划分方法,使得每个小区域内构成虚拟矢量的基本矢量平滑切换,避免了相邻基本矢量之间出现状态P和状态N的直接切换;使得每个小区域均包含幅值可调的虚拟矢量,通过调节虚拟矢量的幅值来改变每个载波周期内基本矢量的作用时间,以控制流出直流侧中点的平均电流,最终所有小区域均具备良好的中点电位平衡控制能力。实验结果表明,使用该方法可使得逆变器输出的共模电压为±U_dc/6,同时可以消除中点电位不平衡的问题。研究输出共模电压低、中点电位波动小且具备中点电位调节能力的调制策略对三电平逆变器具有重要意义。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wavecarrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

基于双调制波技术的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制

传统中点箝位型三电平Z源逆变器多为双直流电源结构,针对单直流电源电容分压式拓扑,介绍两种直通状态与中点电位的关系,分析双调制波载波脉宽调制(Double Modulation Wave carrier-based PWM,DMWPWM)原理,提出一种基于DMWPWM的三电平Z源逆变器中点电位平衡控制方法。通过合理设计直通状态的插入位置,动态调节中间电压调制波,对中点电位进行反馈控制,在消除中点电位低频波动的同时有效抑制中点电位直流偏移,且不会增加逆变器开关损耗。仿真分析验证了所提出中点电位平衡控制方法的优越性。     

载波PWM方法三电平逆变器中点电位控制研究

分析了三电平中点箝位(Neutral Point Clamping,简称NPC)逆变器的中点电位平衡问题,讨论了通过注入零序电压实现中点电位控制的载波PWM方法,并在此基础上对一种实时控制中点电位平衡的方法进行了改进,提出一种基于零序电压注入的载波交叠PWM方法.仿真及实验结果验证了该方法良好的中点电位控制能力及输出电压谐波特性.     

一种基于虚拟空间矢量的三电平NPC变换器中点电位平衡控制方法

为了解决中点箝位式(NPC)的三电平变换器拓扑结构容易导致直流侧中点电位不平衡和传统虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)在大调制比的情况下无法维持中点电位平衡的问题,在虚拟空间矢量脉宽调制的基础上,对虚拟零矢量、虚拟长矢量和虚拟中矢量进行了进一步的研究后,对这三个虚拟电压矢量的定义进行了改进,得到了一种改进的控制方法,使在高调制比下依然可以控制中点电位的平衡。从而与传统虚拟空间矢量脉宽调制方法相比,改进后的虚拟空间矢量脉宽调制方法让可控范围变大,整体的控制效果更好。最后进行了仿真,其结果证实了该控制方法在大调制比的情况下可以维持直流侧中点电位的平衡。     

三电平NPC逆变器中点电位平衡的软件算法

中点电位平衡问题是三电平NPC逆变器的一个固有问题.介绍了三电平NPC逆变器的重要的中点电位平衡控制方法.基于空间矢量PWM法介绍了适用于普通调制和适用于高调制系数的方案.基于注入零序电压的载波调制法介绍了一种全面、准确的控制方案和针对GTO的最小开通时间的控制方案.最后介绍了与具体的PWM调制模式分离的一种新型的滞环控制法.     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

基于伏-秒平衡特解规划的三电平中点电位低频脉动抑制PWM

基于伏-秒(V-S)平衡原理,提出一种通用程控三电平PWM方法,在单个载波周期内,设计一种通用的开关序列,其中每相开关序列均考虑三种不同电平,揭示三电平PWM算法可根据不同的控制目标对伏秒平衡方程特解进行规划来实现,物理意义更明晰。为了实现中点电位平衡与低频脉动抑制,解决虚拟电压矢量调制策略计算复杂的问题,以特解规划为基础,提出九段式低频脉动抑制PWM特解规划算法和中点电位闭环控制策略,给出了脉冲分配方法,无需扇区判定及矢量合成分析。建立中点钳位(NPC)三电平样机实验平台,采用阻感负载和永磁同步电机(PMSM)负载实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于MPC的三电平NPC变流器中点电位控制策略

中点电位平衡是三电平中点钳位型(NPC)变流器研究的热点问题.针对效率优化调制策略在实际应用时受非调制因素影响导致中点电位偏移的问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的三电平NPC变流器中点电位控制策略,通过预测两拍中点电位在效率优化策略中选择一组合适调制波,对其中点电位进行闭环控制,达到更好控制中点电位平衡的目的.通过仿真与实验验证,所提出的中点电位控制策略在保证系统效率与输出总谐波畸变率(THD)满足要求的情况下,能够实际解决由非调制因素引起的中点电位偏移的问题.     

三电平动态电压恢复器的中点电位平衡问题

此处针对不平衡电压暂降补偿工况下,中点箝位型（NPC）三电平动态电压恢复器（DVR）中点电位不平衡问题展开研究,分析表明此工况下的中点电位不仅存在3倍于输出频率的波动,而且存在更大成分的输出频率的波动。传统的双调制波方法仅适用于平衡补偿工况,此处对电压不平衡补偿工况下的双调制波算法的通用理论公式进行推导,证明双调制波方法可以在全范围内消除中点电位波动,同时平衡补偿工况仅是双调制波方法通用理论公式的一个特定工况。同时针对电压不平衡补偿工况下中点电位直流不平衡问题,提出一种适用于任意补偿工况的通用补偿量计算方法,并对边界值进行有效限制,中点电位直流平衡过程快速、有效。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和可行性。     

基于零序电压注入的三电平中点箝位整流器中点电位控制方法的研究

三电平NPC PWM整流技术中一个重要的问题是中点电位的波动问题。该文首先建立了 坐标系下中点电位波动的数学模型，揭示了控制输入的 轴分量(即零序电压分量)，作为一个控制自由度，对中点电位的影响。并提出了一种完全消除中点电位波动的控制方法，通过理论分析，所需零序电压的准确解析计算方法，以及中点电位平衡控制的内在规律被给出。另外，为了得到三相调制电压的符号，文中提出了一种符号滞后判断方法，证明了上述控制方法的实时性。最后，通过系统的仿真，验证了理论分析的正确性，以及该控制方法的优异性能。     

一种新的三电平中点电位滞环控制法

该文针对三电平中点电位平衡原理提出了一种中点电位的滞环控制方法，该方法根据当前的PWM组合和各相输出电流方向判断出中点电流方向，通过滞环比较的方式得到中点电压偏向，并由此判断当前PWM对中点电位的作用，将当前的PWM组合中可以实现中点电位平衡的组合重新分配使之有利于中点电位的平衡。该方法独立于具体的PWM调制模式，因此可以胜任各种PWM调制模式下的中点电位调整。而且也可通过调整滞环宽度的方法来调整中点电位的允许波动和开关管开关次数。该文以特定谐波消除PWM方法(SHEPWM)为例，仿真和实验结果显示了很好的中点平衡效果。该方法对三电平中点电位平衡上具有通用性。     

三电平中点钳位电压型逆变器带不平衡负载时的复合控制策略

为了改善不平衡负载条件下三电平中点钳位型(NPC)电压型逆变器的输出电压波形,采用了延迟信号撤销法(DSC)分离出正序和负序电压分量分别进行控制。但此方法在修正了电压波形的同时,会进一步增加输出电流的不对称性,导致在空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)下三电平NPC电压型逆变器中点电位的波动加剧。针对这个问题,计算了负序电流分量对中点电位波动的影响。结果显示随着负序不平衡度增加,中点电位等效控制能力有可能增大或者减小,主要取决于输出功率因素。而当调制比>0.5时,由于功率因数和负序不平衡因数不匹配,在该开关周期内无法对中点电位进行补偿。同时也找出了1个开关周期内控制冗余小矢量的作用时间对中点电位调整能力的边界,从而建立了中点电位控制的空间矢量调制算法。另外,提出了基于DSC算法对电压正负序分量进行分离,分别在正向负向旋转坐标系下进行电压控制,并结合中点电位控制的复合控制方案。仿真计算表明该控制方案下,负序电压分量在负方向旋转的坐标系下得到控制,同时负序电流作用使得中点电位的波动加剧,但是在空间矢量中点电位调制下,中点电压波动得到抑制。仿真结果验证了该复合控制策略下三电平中点钳位型电压型逆变器具有较好的带不平衡负载的能力。     

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。     

一种无权重系数的三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法

针对中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器,传统低共模电压有限集模型预测控制(finite control set mode predictive control,FCS-MPC)算法通过评价函数约束进行中点电位平衡控制,需要额外设计权重系数,存在参数整定困难、影响输出电流谐波问题。该文提出一种无权重系数三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法。首先,电压矢量控制集中舍弃正小矢量和PPP、NNN两个零矢量,将共模电压幅值抑制在Udc/6以下。其次,对控制集中每一个基本小矢量和中矢量,构造幅值和方向相同、对中点电位影响不同的冗余虚拟电压矢量。在控制执行过程中,第一步选出电流控制目标最优基本矢量,以保证输出电流谐波不受影响。第二步通过比较所选基本矢量及其冗余虚拟矢量作用,选出满足中点电位平衡控制目标矢量作为最优矢量,并将其开关序列作用于逆变器,从而省去权重系数。最后,实验验证所提算法正确性和有效性。     

三电平逆变器中点电位不平衡的谐波问题分析

首先介绍了中点箝位型(NPC)三电平逆变器载波脉宽调制(CBPWM)策略,并建立一种同相层叠脉宽调制(PDPWM)策略在中点电位不平衡时等效的调制波数学模型,推导了各次谐波含量的计算公式。提出了一种不对称载波移位脉宽调制(ASPDPWM)策略,可以在中点电位偏移时输出正确的PWM序列,有效地抑制逆变器输出的低频谐波含量,并在此基础上改进了提高电压利用率的方法。在实验室搭建三电平仿真和实验平台,通过阻感性实验验证了ASPDPWM策略能够有效降低低频谐波以及谐波计算方法的可行性。