内环钳位式新型五电平逆变器系统

在交流电动机调速领域,多电平变换器的应用越来越广泛,在各种多电平拓扑结构中,二极管钳位型多电平拓扑结构在中低压领域的应用最为广泛。但是随着电压等级的升高,开关数量的增加,钳位电容电压的平衡问题也成为该结构突出的难题。本文提出了一种新颖的内环钳位式新型五电平逆变器结构,该结构基于传统的二极管钳位型五电平拓扑结构,在其内环悬浮电容节点上接入一组独立的直流电压源,通过最优控制的算法,实现了五电平拓扑结构中所有钳位电容电压在全负载范围内稳定可控。本文对所提出的五电平拓扑结构进行了仿真及实验研究,仿真和实验结果验证了新方案的可行性。本文提出的方法为二极管钳位型多电平结构解决电容电压平衡问题提供了一个新颖的思路,对该结构的深入研究具有重要的实用意义。     

二极管钳位式三电平逆变器SVPWM控制策略研究

空间矢量脉宽调制在多电平逆变器的控制中应用广泛,但是随着电平数增加,控制算法渐趋复杂化。提出了三电平空间矢量脉宽调制控制方法,将三电平电压矢量区变换为由两电平空间矢量区构成,从而通过使用两电平空间矢量脉宽调制方法简化了控制算法。该方法理论上可应用于更高电平逆变器的控制中,仿真验证了方法的可行性。     

一种适用于高压大功率的新型混合二极管钳位级联多电平变换器

该文在研究传统的级联多电平、传统混合级联多电平以及二级管钳位级联多电平变换器的基础上提出了一种新型的混合二极管钳位级联多电平变换器，这种新型变换器是将具有不同直流母线电压的多个二极管钳位多电平变换器进行级联，输出电压是将这些变换器的输出电压进行矢量相加而合成的。通常，开关速度较快的器件(如IGBT)的耐压值和耐压值较高的器件(如GTO)的开关速度都是有局限性的，新型变换器包含高压模块和低压模块，这使得IGBT和GTO协同工作在一起成为可能。本文对三相拓扑结构进行仿真分析，从仿真结果可以看出，新型变换器可以输出更高的电压，并且输出电压和电流的波形质量也将有进一步改善。     

一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑

传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点,不但具有平衡直流母线电容电压的功能,而且可以用多种升压方式实现升压输出,同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。     

二极管钳位型多电平逆变器脉宽调制时电容电压均衡方法

电容电压不均衡是二极管钳位型多电平逆变器中一个关键技术问题。当三电平二极管钳位型逆变器采用SPWM和SVPWM的调制时,直流侧分压电容的电压产生基波频率为三倍输出频率的低频振荡。要使一个采样周期内电容电压不发生不均衡,需要使在该采样周期内向中点电荷注入的电荷总和为零。本文提出了一种新的调制策略,在三电平二极管钳位型调制策略中可以等效为虚拟矢量调制策略,但这种调制策略可以方便地扩展到更多电平二极管钳位型逆变器的调制中。通过向调制波注入零序电压分量,这种调制策略可以等效为基于载波的调制策略。文中以二极管钳位型三电平和五电平逆变器进行了仿真研究,最后建立了二极管三电平逆变器,实验结果验证了算法的有效性。     

多电平逆变器分析与仿真

目前,多电平逆变器常采用电力电子开关器件串联的逆变器,或者功率单元串联叠加的级联式逆变器。两者不仅直流供电电源不同,电路的结构形式也不同。新型级联多电平逆变器不仅结构简单,而且在输出电平数相同时,所需开关管较少,具有良好的工业应用前景。通过分析典型逆变器结构,阐述其结构特点与联系,并通过软件仿真,比较各自的优缺点,为高电压大容量多电平逆变器的选择提供有益的参考。     

电容钳位H桥级联多电平逆变器功率均衡控制方法

针对电容钳位H桥级联多电平逆变器载波层叠SPWM调制方法中存在功率不均衡的问题,对该逆变器各个级联单元的有功功率输出进行理论分析,提出了一种改进载波层叠方式的功率均衡控制方法。该方法在不影响逆变器输出电压波形质量的前提下,通过保证该逆变器各个单元输出电压波形的基波幅值相等的方式,可以在一个输出周期内实现各个级联单元的输出功率均衡。以两单元电容钳位H桥级联多电平逆变器为例,进行了仿真分析和对比研究,详细给出了改进功率均衡控制法与传统控制方法下输出电压谐波失真(total harmonic distortion,THD)和输出功率的对比曲线,以及两种方法下逆变器输出的电压波形及其频谱图,结果验证了该控制方法的可行性与优越性。     

混合级联型多电平逆变器的研究

提出了一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构,给出了逆变器的控制方案。仿真结果表明,逆变器能够以较低的开关频率输出接近于正弦波的电压且只有很低的共模电压。     

五电平逆变器钳位电容平衡控制策略研究

为了避免中点钳位/H桥五电平逆变器拓扑结构中因直流母线上存在2个钳位电容而造成母线中点电位平衡控制较为复杂的问题,介绍了一种由单电容钳位的三电平拓扑与半桥组合形成的五电平逆变器拓扑.该五电平逆变器拓扑只需要保证一个钳位电容在每个三角载波周期内充、放电时间相等,即可实现钳位电容电压平衡控制.对此提出一种新型的SPWM控制...     

基于CO-SFO-PWM级联型多电平逆变器的研究

选取级联型多电平拓扑作为中高压变流器的拓扑结构,对多电平逆变电路及其PWM技术进行了研究,并对级联型9电平逆变器的工作原理进行了分析.采用新型CO-SFO-PWM技术进行级联型9电平逆变器实验,实验结果表明该新型PWM技术不仅在低调制度下可明显改善输出波形,而且在高调制度下同样可获得较低的THD的输出波形,并且提高了直...     

级联多电平逆变器的工作原理分析

以每相两功率单元串联为例,介绍了级联多电平逆变器的拓扑结构和相位移载波SPWM调制策略,阐述了该多单元级联逆变器在SPWM调制方法下的工作原理,从理论上分析了逆变器开关切换、输出电压、电流流向以及共模电压的情况,说明了相位移载波SPWM调制方法应用在级联多电平逆变器上的可行性、可靠性和控制的简易性,为实现调制方法的优化和拓扑结构的改进提供了理论基础。     

单元串联多电平中压变 频器的研制综述

介绍一种最近研制成功的单元串联多电平中压变频器 ,详细阐述了该装置的原理、结构、控制策略、技术性能以及试验结果 ,介绍了高速浮点型DSP在中压变频调速装置中的软硬件设计思想。试验结果验证了设计方案的正确性和可行性。     

基于SPWM的多电平级联型变流器的应用综述

在现有的多电平交流器中,级联型变流器以其结构简单、控制方式简便的优点在高压、大容量的工业领域得到越来越广泛的应用。本文对其基本的拓扑结构、控制策略、以及研究现状进行了讨论。并提出一种在中、高电压电能质量综合治理领域运用级联型多电平变流器的构想。     

基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制策略

针对二极管钳位型单相九电平逆变器,分析其工作原理,提取了逆变器工作的有效开关状态。根据伏秒平衡原理和两矢量三段式调制规律,提出了一种基于脉冲跳变的空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略。通过分析所有开关周期脉冲的跳变情况,给出了脉冲类型的判断条件,并根据脉冲类型计算起始和终止电压矢量及其作用时间;同时,应用FPGA设计了模块化SVPWM控制系统,并对该控制系统进行了时钟与资源消耗评估。性能分析结果表明,该调制策略计算速度快、资源消耗小。最后,仿真与实验结果验证了所提调制策略的正确性和有效性,而且能够有效地均衡电容电压。     

单元串联多电平逆变器PWM方法比较研究

探讨了几种现有的多电平逆变器的脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulation)方法,提出了一种多电平最优空间矢量方法,该方法通过选取最优空间矢量确定三相最佳电平组合,得到三相电压实际电平值,从而生成三相PWM控制模式。并与现有的PWM方法进行了比较。仿真结果说明多电平最优空间矢量方法具有开关频率低、总谐波含量低的优点。     

单相级联型五电平逆变器SVPWM控制研究

本文介绍了单相级联型五电平逆变器电路拓扑及其工作原理,详细分析了一种适用于单相五电平逆变器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法.该方法将单相空间矢量图划分为四个区间,在区间内由两个电压矢量实现对输出电压的合成.最后利用Matlab仿真软件建立了单相五电平逆变器SVPWM算法仿真模型,并在不同调制度下进行仿真,仿真结果验...     

Research on cascaded multilevel inverter and its application in STATCOM

Because of the broad application of multilevel converters in the high-power area, a cascaded multilevel voltage-source inverter with phase-shifted SPWM (PS-SPWM) switching scheme is proposed as a static synchronous compensator (STATCOM). This can eliminate the bulky and weighty transformers and reduce power loss. In addition, the equivalent carrier frequency can be doubled and the output harmonics will be reduced compared with the STATCOM being put into operation. The operating principle and control methods are analyzed in detail and the feasibility is validated by simulation with MATLAB. __________ Translated from Engineering Journal of Wuhan University, 2005, 38(4): 34–37, 41 (in Chinese)     

混合H桥级联型多电平逆变器调制策略优化控制

为提高混合H桥级联型多电平逆变器的运行性能.提出了一种新型锯齿载波交错相移混合调制策略.该调制策略把复杂的混合拓扑"化归"到已有调制策略的拓扑.再利用重构的调制波进行调制.该策略充分利用调制渡的自由度,在三相正弦波中注入特定的混合分量进行优化控制,使得相电压在1/3基波周期内不进行PWM调制,并能保证输出线电压质量.所提出的优化控制方法能提高15.5%直流电压利用率.还能减少1/3高频功率开关的开关次数,优化了逆变系统的运行性能.实验结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

级联多电平准Z源逆变器的无差拍并网控制策略

以单项级联准Z源逆变器为研究对象,以提高动态响应速度和减小并网电流总谐波畸变率为研究目标,提出一种总分式无差拍并网控制策略。首先,针对级联型准Z源逆变器各模块输入功率有差异的特点,定义模块功率比例因子并将其应用于模块功率控制,实现各模块差异化功率分配和最大功率输出,并实现各模块直流链电压平衡。其次,建立并网电流与系统反馈状态量模型,采用无差拍控制策略实现并网电流快速控制。最后,通过建立仿真模型验证了所提算法的有效性和正确性。