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。     

混合二极管箝位多电平变换器的拓扑结构研究

二极管箝位多电平变换器在控制功率的双向流动方面有优势．因而在中压变频调速领域和交流柔性供电系统中有着良好的应用前景。将经典二极管箝位多电平变换器中的每个箝位二极管中性点，用1个两电平逆变器桥臂和电容并联单元代替，得到了所谓的混合二极管箝位多电平变换器，在相同电平数的条件下，所使用的箝位二极管的数目有所减少，适用于对波形质量要求较高的中压功率变换场合。分析了电路的工作机理，采用电力电子专用仿真软件PSIM6和特定谐波消除脉宽调制控制策略，对所提的混合二极管箝位多电平变换器进行了仿真研究．仿真结果证明了所提拓扑的有效性。     

多电平功率变换器的PWM控制策略综述

对多电平功率变换器的PWM控制策略进行了较为详细的综述研究,对其发展趋势进行了展望。多电平变换器的拓扑结构的丰富性和多电平PWM控制自由度的增加,决定了多电平逆变器PWM控制方法的灵活性和多样性,所以可能存在全新的、更加有效的PWM控制方法,控制方案的增加使得控制方案的优化问题显得非常重要,这将是多电平PWM的一个必然的发展方向;每一种主电路拓扑结构都有不同的中间变量控制任务,导致了多电平功率变换器的PWM控制目标多、任务大、难度大、综合性强,综合考虑中间变量控制、开关损耗最小化控制和具体拓扑结构与控制目标相结合的整体优化方法等,将是多电平逆变器PWM控制的主要发展方向。     

大功率直驱型风力发电系统拓扑结构对比分析

直接驱动型变速恒频风力发电系统需要采用全功率变流器,对应的大功率变流器单元可以有不同的拓扑结构,根据每种电路拓扑的特点,整个系统的控制方法都有相应的变化.对直驱型变速恒频风力发电系统基本拓扑结构进行了对比分析.比较了二极管箝位型、级联H桥型、飞跨电容型等直驱风力发电拓扑结构的优缺点、技术难点,以及实际应用中存在的问题.对比结果表明:飞跨电容多电平变换器的开关负荷不一致,飞跨电容均压难以实现;级联H桥多电平变换器需要独立电源,成本较高:虽然二极管箝位多电平变换器存在中点电位平衡问题,但可以通过适当的控制解决.因此,低成本、控制简单的二极管箝位三电平PWM整流器成为当前直驱型风力发电整流变换研究的热点.     

二极管箝位五电平变换器控制方法

传统二极管箝位变换器的电压变化率和共模电压较高,且波形谐波含量较大,使得输出滤波器的设计变得复杂.为了克服以上不足,在分析五电平变换器桥臂拓扑的基础上,结合SHEPWM法和SFOPWM法两者的优点,提出了一种新型PWM控制方法.由于直流侧各个电平都得到应用,基于该新型PWM控制技术的二极管箝位型五电平变换器具有了更高的...     

基于多电平变换逆变电路的拓扑分析

多电平变换逆变电路是一种新的、用于“清洁电力电子装置”的变换电路。本文指出实现多电平变换逆变电路的关键问题之一是电平钳位,并以此为依据将现有的多电平电路拓扑结构进行了分类。文中分析了基于“二极管或电容钳位”和“使用独立直流电源钳位”的两类典型多电平路拓扑结构的优缺点,并在现有的“混合单元多电平逆变电路”单元结构基础上提出了一种新的、使用不同电压比的控制方式。     

一种具有中点电位平衡功能的混合箝位型多电平逆变器

在分析了现有三类基本多电平变换器拓扑的基础上，提出了一种通过无源器件和有源器件共同实现箝位的混合箝位型多电平拓扑。该拓扑不需要附加电压平衡电路和使用独立直流电压源，不管在什么负载特性下，自身都能够实现中点电位平衡。可以应用于有功和无功变换场合。该文分析了该拓扑的结构和工作原理，并以五电平半桥电路进行了仿真和实验，结果验证了该拓扑的正确性。     

电容箝位五电平H桥变换器拓扑及调制策略

在电容箝位三电平电路基础上,借鉴常规H桥级联电路结构,构建了电容箝位五电平H桥变换器,对该变换器拓扑结构采用梯形波脉冲宽度调制策略,即将单个三角载波信号与多个梯形波调制信号进行规则对称采样的方法进行控制。与其他常用脉冲宽度调制方法相比,该调制方法下的输出基波电压幅值更高。仿真结果表明,该拓扑结构和控制策略是可行的。     

基于混和箝位技术的四桥臂多电平变换器的研究

二极管箝位型多电平变换器由于电容电压的平衡问题而在五电平以上很难在工业中推广应用，混和箝位技术为解决此问题提供了新的思路。该文在分析现有的基于混和箝位技术变换器的背景下提出了基于混和箝位技术的四桥臂多电平变换器。文中对四桥臂逆变器的电容电压平衡机理和PWM控制方法做了详细的阐述，从分析中可以看出混和箝位四桥臂多电平变换器不仅使得电容电压的平衡变得更加简单，箝位开关的工作频率可以高于主开关而使得系统的损耗减小，而且系统成本由于少用很多有源开关和电容而大大降低，是一种成本和性能兼得的好拓扑。最后，通过仿真和实验证明了该拓扑的有效性。     

基于载波的五电平逆变器准最优PWM方法研究

多电平逆变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控制方法是研究的热点方向。本文针对多电平载波PWM技术中电压调制深度低和基波幅值小的问题,提出了一种新颖的多电平准最优PWM法,分析了输出最大电压调制深度、基波幅值和谐波畸变率等,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,该方法极大地提高了输出电压调制深度和基波幅值,文中同时给出了输出电压开关切换角、最优调制波形等的求解方法。     

多电平变换器PWM控制技术发展现状(续)

(接上期)3.4多电平SVPWM算法的评价标准[12]从上述分析可以看出,由于多电平变换器特点,其对多电平SVPWM算法也提出一些要求,即对算法的评价标准,具体如下:(1)通用性通用性是指PWM算法对不同电平数适用以及对不同拓扑结构的通用。已有的一些PWM算法一般是针对特定电平数的逆变器,主要包括各种三电平逆变器的控制算法。在向更多电平系统推广时,这些算法需要进行很多改动和平面区域的细分,使算法变得很复杂,无法用现有的手段实现。因此,研究在不同电平数时都具有适用性的算法,会推动多电平变换器系统的应用。多电平变换电路有多种不同的拓扑实现方案,其数学模型均为多电平电压源,但在实际的应用系统中又有很大的不同。不同电路有不同的性能指标要求,即对变换器的运行状态控制,这需要通过有效的PWM算法进行控制,例如,二极管箝位电路需要PWM算法对各直流中点电压进行控制,而电容筘位电路则需要对悬浮电容的电压进行平衡控制。针对不同的控制目标都需要设计相应的控制方法,而这些控制方法需要和PWM算法相结合。如果根据PWM算法能够很容易的设计出针对不同拓扑电路的控制方法,就说明这种PWM算法对不同拓扑结构有比较好的通用性。(2)复杂性算法的复杂性也包括两个方面,一个是电平数增加引起的复杂性,另一个是多目标控制带来的复杂性。随着变换器电平数的上升,空间矢量的平面模型变得更加复杂,冗余开关状态也增多,这都会导致算法的复杂性上升,对任何算法都是一样。但是,不同的算法复杂性上升的速度有所不同,有的是平方速率上升,有的是立方速率甚至更高,对于     

NPP结构新型五电平变换器

针对二极管中性点箝位五电平变换器直流侧串联电容电压平衡困难问题,提出了一种中性点可控(NPP)五电平变换器。该拓扑的每相电路都由两个结构相同的NPP三电平变换器组合而成,与传统的中性点箝位五电平变换器相比,具有模块性强、电容电压平衡容易等优点。首先详细地分析了其基本原理和工作模态,然后介绍了其空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法和电容电压平衡控制算法,最后通过实验验证了电路的可行性和控制算法的正确性。     

模块化多电平DC-DC变换器研究综述

模块化多电平结构相比常规箝位型多电平和级联型多电平结构,具有更好的模块化设计、高压应用、多电平输出等性能。基于模块化多电平结构的DC-DC变换器特别适合中高压大容量直流输配电及新型直流负载供电。首先介绍了模块化多电平结构的组成及特点;其次对现有模块化多电平DC-DC变换器的主要拓扑结构及相应的调制控制方法进行了详细的总结梳理,并分析了变换器的故障隔离保护机制;最后对模块化多电平DC-DC变换器的研究难点及前景进行了展望。已有的研究表明,模块化多电平DC-DC变换器以其优越的电能变换性能,在价值需求的牵引下必然引领新的直流输配电技术的革新高潮。     

二极管箝位型三电平PWM变流器的研究

二极管箝位型三电平脉宽调制(PWM)变流器是目前研究较广的一种多电平变换器。基于二极管箝位型三电平PWM变流器的工作原理,研究了空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的原理,针对SVPWM算法具有较大的复杂性问题,提出了一种通过坐标旋转实现SVPWM的快速算法。同时,设计并搭建了一台66 kVA的三电平交流器实验样机,验证了控制方法的正确性与实际应用的可行性。     

基于控制自由度组合的多电平逆变器载波PWM控制方法

提出了控制自由度组合的思想，利用多电平逆变器中多个控制自由度及其相互组合，以系统的性能指标优化为目标，提出了两种新型的具有实际意义的多电平逆变器载波PWM控制方法。为了验证所提出的控制自由度组合的思想和新型的PWM控制方法，对二极管箝位型三电平逆变器和五电平逆变器进行了仿真和实验研究。结果表明，文中两种新型的PWM控制方法在低调制度下具有比常规的多电平PWM方法更优越的谐波特性或更高的直流电压利用率。     

一种新颖的三电平软开关功率因数校正电路

多电平变换技术，功率因数校正技术，以及软开关技术，是目前电力电子技术领域的3个研究热点，该文在这三者之间找到了一个应用的契合点，提出了一种新颖的单相三电平无源无损软开关PFC电路拓扑。论文首先从传统的二极管箝位型三电平变换器中推导出具有实用价值的三电平Buck和Boost电路拓扑，以后者为基础，重点研究了基于三电平Boost电路的三电平PFC电路的原理及实现问题，为了提高系统的效率，且不增加控制的复杂性，将一种无原理性过压的无源无损软开关电路单元引入该电路，文中详细地介绍了其原理和工作过程，给出了相应的设计要点，并进行了仿真研究。最后，设计了1台2KW三电平无源无损软开关PFC电路样机，实验结果表明，该电路不仅实现了三电平PFC的功能，而且所有功率器件均工作在软开关状态，系统效率高。     

基于DSP正弦波调制的三电平变换器

首先介绍了三电平PWM变换器的特点，比较了空间矢量控制方法、SHEPWM方法和SPWM方法的优缺点。详细地介绍了三电平中SPWM控制的原理，并讨论了用DSP LF2407A来实现SPWM的方法。最后通过仿真和实验验证了SPWM控制方法的特点，实验证实了用DSP实现三电平SPWM的方便性。     

滑模控制Buck三电平变换器

滑模控制具有鲁棒性强、动态品质好等优点,本文尝试将滑模控制引入三电平变换器。以Buck三电平变换器为例,给出了滑模控制的分析和设计方法,包括滑模面的选取、等效控制、稳定性和存在性证明,最后进行了实验验证,将滑模控制Buck三电平变换器与传统PWM控制Buck三电平变换器进行了分析和比较。研究结果表明,相对于PWM控制的Buck三电平变换器,滑模控制Buck三电平变换器的鲁棒性和动态品质得到较大提高。     

一种新型双PWM三电平变频调速系统

以双PWM三电平矿井提升机磁链定向调速系统为研究对象,提出了一种混合箝位式双PWM三电平变换器的电路拓扑,详细介绍了该变换器的工作原理,设计了基于数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的控制电路和主电路.实验证明,该变频调速系统具有高功率闪数、可用低耐压开关管串联、四象限运行及良好的动态性能等优点,比较通用于大功率矿井提升机的变频调速场合.     

基于三电平拓扑的电力电子变压器研究

提出一种改进的基于三电平拓扑的电力电子变压器(PET).输入级、隔离级与输出级结构分别采用二极管箝位式三电平PWM整流器、零电压开关半桥三电平DC/DC变换器和两电平逆变器.与两电平PET相比,可在有效提高输入电压等级的同时降低开关损耗.针对变压器各环节结构特点设计了控制方案,并在配电系统环境下对其进行了建模和仿真.仿...