H桥级联型谐波发生器直流电压均衡分析与控制

针对中高压等级系统谐波的治理,设计了一种H桥级联型谐波发生器,分析其谐波电流输出时各单元的有功分布。当输出谐波电流频率与产生的边带谐波频率一致时,会导致各单元出现差异性的有功分量,进而引起单元直流电压不均衡。为此,提出通过载波频率优化的方法来改变各单元有功分布,即在原有载波频率上叠加一定的偏移量,使输出谐波与边带谐波频率不出现重叠,各单元直流有功分量变成低频波动的交流分量,从而维持各单元直流电压平衡。PSCAD仿真以及样机实验证明了所提方法能够有效维持H桥单元直流电压均衡,并且使谐波发生器具有良好的输出效果。     

基于半周期输出脉冲循环的级联型逆变器输出均衡控制策略

级联H桥型逆变器因器件数量少、易于模块化、控制自由度高等优点,得到了普遍应用。但在传统多电平调制策略下,无法实现级联单元间功率均衡与逆变器输出线电压谐波特性最优的协调控制,输出功率不均衡或输出电压谐波特性较差时会直接影响逆变器输出电压波形质量。为此,该文以载波层叠调制技术为基础,提出一种基于1/2输出周期脉冲循环的功率均衡控制策略,揭示功率均衡条件下的载波分布普遍规律,并将其推广应用至n单元级联拓扑。所提策略在保证逆变器输出电压具有相对最优谐波特性的同时,能够实现单元间的功率均衡控制,消除了功率不均衡的不利影响。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于载波自由度的改进载波移相PWM技术

载波移相(CPS-PWM)应用于级联H桥型(CHB)多电平逆变器时,虽然各级联单元具有功率均衡的特点,但输出电压的直流电压利用率较低,且低调制度时谐波性能比较差。针对这2个问题,提出一种改进的CPS-PWM调制技术,该调制技术基于载波形状自由度,利用改进的载波代替原CPS-PWM中的三角形载波进行调制,通过状态空间平均法计算出在改进后的载波下逆变器输出电压的基波幅值和各个级联单元的输出电压,并和逆变器在CPS-PWM技术下的输出电压对比分析,改进的CPS-PWM技术可以显著地提高输出电压的直流电压利用率,改善低调制度的谐波性能,且和CPS-PWM技术一样,各级联单元输出功率能够实现自然均衡。该调制技术以CHB型五电平逆变器为例,通过实验、仿真验证了该技术的正确性。     

电网谐波对级联STATCOM运行影响分析及抑制

采用移相载波调制算法的链式静止同步补偿器(STATCOM)每相各链节之间交流输出电压中同频次谐波分量存在相位差,当电网中存在相应频次的电压谐波并使得STATCOM产生谐波电流时,会造成各链节与系统之间交换幅值不同的谐波有功。当STATCOM在低载输出工况时,由于链节直流电压均衡控制策略效果的弱化,使得谐波有功对链节直流电压的影响增大,这时差异化的谐波有功会使得链节间直流电压逐渐发散,并使得设备失稳。这里分析了采用移相载波调制算法的链式STATCOM在系统电压存在谐波情况下各链节谐波有功的差异,指出了链节直流电压均衡策略对此问题的缺陷,提出对应的解决策略,在PSCAD/EMTDC环境中进行了仿真验证,并在实际工程应用中有效解决了相关问题。     

一次风机变频器检测直流母线过压故障分析

介绍了变频器的组成及变频器功率单元直流母线过压故障检测原理,针对内蒙古京泰发电有限责任公司1号机组1号主变一次风机变频器功率单元报母线过压故障信号实例分析该故障原因:由于电厂附近运煤机车运行时产生谐波污染,电网出现三相不平衡,变频器每相串联单元最终输出的电能对应出现不平衡现象。带电机后,因为定子磁场的不平衡,电机的三相定子绕组能量不均衡,导致变频器三相输出出现能量不均衡现象,而每个功率单元的内阻并不完全一致,内阻较低的功率单元出现能量倒灌情况,功率单元直流母线充电引发直流母线过压故障报警。将启备变改为工作变带变频器后,电源电压稳定,未再发生类似故障。     

基于TPWM的CHB多电平逆变器功率均衡策略研究

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)调制策略直流电压利用率低和各级联H桥单元输出功率不均衡的问题,提出了一种基于功率均衡的同相层叠梯形波脉宽调制(IPD-TPWM)策略,该调制策略既能在选取合适的梯形波三角化率δ值的条件下,保证输出线电压波形质量的同时大幅提高CHB逆变器输出电压基波幅值;又能通过改变三角载波的排列方式,从而实现在全调制比范围内各H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。从而解决了直流电压利用率低和各级联单元输出功率不均衡的问题,并且该功率均衡控制方法相对简单,简化了控制难度,可以非常方便地应用于N电平CHB逆变器的场合。最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型和实验平台,仿真和实验研究证实了该调制策略的有效性和切实性。     

混合级联十三电平逆变器的调制优化及功率均衡方法

多单元混合级联多电平逆变器能够使用较少的开关器件实现较多的电平数输出，因此获得了广泛的应用，但其低压单元在传统的载波移幅调制下存在级联单元间功率不均衡的问题。针对上述问题，对直流电压比为1:1:1:3的混合级联十三电平逆变器提出了一类阶梯波和载波移幅调制共同协作的混合调制策略，在该调制策略下高压单元工作在低频状态，低压单元工作在高频状态。对低压单元的调制波进行优化以减少三角载波的数量，同时通过重构载波移幅调制策略的三角载波，有效地实现了低压单元间的功率自均衡。最后通过仿真和实验证明了所提调制优化和功率均衡方案的可行性。     

用于三相级联STATCOM的电压前馈空间矢量调制策略

针对H桥级联型STATCOM的直流电压平衡控制的问题,提出了一种适用于三相级联型STATCOM的基于直流电压前馈的空间矢量调制策略。该调制方法在输出电压矢量合成中根据各单元直流电压和输出电流的方向调整开关矢量组合。既能实现高质量的波形输出,又能自动抑制级联单元的直流电压不平衡,降低了控制器的算法复杂度;最后通过仿真验证了该策略的可行性。     

电网电压不平衡下星形级联H桥STATCOM的三相直流电压偏离控制策略

电网电压不平衡下,星形级联H桥STATCOM的三相直流电压通常被控制为相等。然而,为了应对电网的负序电压,三相调制波会变得不平衡。不平衡的调制波会减少STATCOM输出电压的阶梯数,同时还会使得三相直流电压的二次脉动不平衡,由此增加了输出电流的高频与低频的谐波含量。不仅如此,输出电流中还需要注入负序分量用来重新分配三相有功功率实现三相直流电压均衡,由此不利于电网的电能质量。为了提高电流的质量,在电网电压不平衡下将三相直流电压调节为不相等值,从而保证三相调制波的平衡且三相调制最大。基于这个思想,通过正负序分离,在满足电流平衡的前提下推导出三相直流电压参考值。同时,为了维持三相直流电压的稳定,推导了由三相直流电压偏差所产生的输出零序电压,由此分析STATCOM三相输入的功率流,发现由负序电压和零序电压产生的功率相互抵消,这就意味着STATCOM的三相直流电压可以自稳定,无需注入额外的负序电流用来实现三相直流电压稳定。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机,验证了提出方法的可行性与有效性。     

基于控制载波自由度的级联H桥逆变器改进型PWM技术

随着级联H桥(CHB)多电平逆变器输出电压与功率等级的增加,提高载波移相脉宽调制(CPS-PWM)策略下直流侧电压利用率以及改善低调制度时谐波性能比较差的问题具有重要的意义.通过对正弦波脉宽调制(SPWM)以及梯形波脉宽调制(TPWM)原理及输出电压特性的分析,该文提出一种基于控制载波自由度的改进型CPS-PWM策略,该策略基于移相载波自由度,通过周期性的循环改变三角载波的排列方式,利用改进的多载波代替原CPS-SPWM中的三角形载波进行调制,从而可以显著地提高输出电压的直流电压利用率;又能在实现各级联单元功率均衡的条件下,降低输出电压总畸变率,有效地改善低调制度时的谐波性能,且各单元开关频率和损耗相同,同时各开关管工作应力也相同,因此提高了系统的可靠性.该文给出改进型CPS-PWM策略输出电压基波幅值和功率均衡分析,同时列举三种策略并进行比较,并对该文所提策略进行仿真与实验的验证.