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。     

优化的准双极性调制三电平逆变器中点平衡控制

二极管钳位式三电平逆变器的拓扑结构导致了中点电位的不平衡,其实质在于有电流流过直流侧的电容中点。准双极性调制策略能充分利用冗余电压小矢量抑制中点电压波动,但对深度调制时中矢量引起的电位波动却无能为力。为此提出一种抑制中点电位波动的有效控制方法。该方法基于首发矢量为正小矢量的准双极性调制策略,并引入一个控制因子k,根据直流侧中点电位重新分配下一个采样周期内的正、负小矢量作用时间,以此来实时控制流入电容中点的电荷量,减小中点电位的波动。为便于硬件实现,减少窄脉冲的发生,又对k进行了分级控制设计。Simulink仿真结果验证了该方法的有效性。     

三电平逆变器改进虚拟空间矢量调制方法

为了平衡中点箝位型(NPC)三电平逆变器的直流侧中点电位,虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法得到了广泛的应用.但在高调制比下,现有优化VSVPWM方法对中点电位控制效果不佳且设计复杂.针对上述问题基于重新构建虚拟矢量提出了改进VSVPWM方法.所提方法不仅实现了高调制比下的中点电位精确控制,还实现了每个大扇区内的矢量序列统一.通过仿真实验,对所提调制方法与现有优化方法进行比较.此外,将重构的虚拟矢量推广至使用传统矢量区域划分的五分区VSVPWM方法.理论分析和仿真结果均验证了所提方法的有效性和优越性.     

基于优化虚拟矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制

通过对二极管钳位型逆变器中点电位不平衡引起的直流侧电容电压振荡、功率器件电压应力增加及输出电压谐波等问题的分析,提出一种基于优化虚拟空间矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制方案,通过构建包含优化因子的最近三虚拟空间矢量模型合成参考空间矢量,根据中点电压实时反馈量对其进行优化,减少输出电压的谐波及失真,同时引入中点电位的不平衡量,计算出各优化虚拟空间矢量作用时间的补偿量,并利用对负载位移角的在线估计实现系统闭环控制。仿真与实验结果表明本方案具有良好的多电平逆变器中点电位平衡控制性能,有效降低了直流侧电容波动。     

三电平ANPC逆变器中点电压平衡的VSVPWM控制策略北大核心

提出了一种用于控制三电平ANPC逆变器中点电压平衡的改进式虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法,该方法使用与传统VSVPWM调制方法一样的基本矢量参与合成虚拟小矢量和虚拟中矢量,并根据采样得到的中点电压偏移情况以及三相电流的大小。在低调制度时,重新计算合成虚拟小矢量的正负小矢量的分配系数;在调制度较高时,重新选择产生不同中点电流的改进式虚拟中矢量,从而达到动态调节中点电压平衡的目的。此方法增强了中点电压平衡的控制效果,且实现了对整个矢量空间范围内中点电压的控制。最后,通过仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

三电平ANPC逆变器中点电压平衡的VSVPWM控制策略

提出了一种用于控制三电平ANPC逆变器中点电压平衡的改进式虚拟空间矢量调制(VSVPWM)方法,该方法使用与传统VSVPWM调制方法一样的基本矢量参与合成虚拟小矢量和虚拟中矢量,并根据采样得到的中点电压偏移情况以及三相电流的大小。在低调制度时,重新计算合成虚拟小矢量的正负小矢量的分配系数;在调制度较高时,重新选择产生不同中点电流的改进式虚拟中矢量,从而达到动态调节中点电压平衡的目的。此方法增强了中点电压平衡的控制效果,且实现了对整个矢量空间范围内中点电压的控制。最后,通过仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

一种三电平逆变器直流侧电容电压平衡新方法

二极管箝位型三电平逆变器直流侧存在中点电位不平衡的问题,需增加反馈控制环节控制中点电位的平衡,即通过传感器检测逆变器直流侧电容电压及中点电流变化情况来控制中点电位的平衡。提出了一种新的中点电位平衡控制方法,无需增加反馈控制环节,直接利用三电平的统一快速算法和随机函数,使其在不同开关周期内对不同小矢量设置不同的时间分配特性,来增加相应的正或负小矢量对中点电流的控制能力,实现对二极管箝位型三电平逆变器直流侧电容电压平衡的控制。实验验证了该方法的正确性和有效性。     

基于VSVPWM的三电平中点电位补偿平衡控制

针对二极管钳位型(NPC)三电平逆变器存在着中点电位不平衡的问题,通过分析中点电位的波动机理,提出一种基于虚拟空间电压矢量调制(VSVPWM)的准确补偿中点电位的控制策略,引入虚拟中矢量和电压调整系数f,充分利用新的合成矢量对中点电位波动的平衡作用,根据中点电流的流向,对不同的正、负小矢量分配不同的调整系数;同时根据检测到的中点电位偏差,采用一种滞环控制的方法,在传统的基于k值的矢量调整控制和基于f值的准确补偿控制之间进行切换控制。仿真分析和实验结果表明,基于本方法的中点电位补偿控制策略,具有很好的中点电位平衡效果。     

三电平双PWM变换器电容电压平衡综合控制

针对三电平双PWM变换器电容中点电压平衡控制问题,提出一种网侧和电机侧电容中点电压平衡综合控制策略。该算法首先在每个开关周期对网侧和电机侧的三相电流和直流侧电容电压进行采样和预测,通过查表得到参考矢量所在扇区的中点平均电流计算式,进而给出一个能够表征电容中点电压预期控制指标的品质函数g。通过递推运算使g函数取最小值,从而获得下一个调制周期最佳中点电压控制的冗余矢量时间分配因子λ。仿真和实验结果表明,相比于常规单独网侧的中点电压控制算法,该算法具有较好的动态响应性能,能够使直流侧电容中点电压波动大大减小。     

带中点电位波动的Vienna整流器改进SVPWM策略

为提高直流侧电容值较小时Vienna整流器的输入电流波形质量,此处探究了 Vienna整流器中点电位波动对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)造成的影响,推导了中点电位波动值与矢量图中小矢量、中矢量和大矢量的误差值之间的关系,并在此基础上提出了一种改进空间电压矢量调制策略.该策略计算出中点电位波动值与消除该矢量误差所需的修正量之间的关系,得到正确的矢量作用时间.最后搭建了 1000 W的Vienna整流器仿真与实验平台进行验证.仿真和实验结果验证了该策略的正确性与有效性.     

基于模糊虚拟空间矢量调制的NPC三电平逆变器中点电位平衡的研究

三电平中点钳位型NPC(neutral-point-clamped)逆变器拓扑结构相比于两电平有能承受高电压、效率高和电磁干扰小等优点,但也存在中点电位不平衡这一固有问题。针对此固有问题,提出了一种新的控制中点电位平衡的方法。该方法是在虚拟空间矢量调制策略的基础上,细分扇区,调整输出电压矢量顺序,增加分配时间的模糊控制因子;冗余小矢量对中点电压的影响可以相互抵消,减少了中矢量的作用时间;通过控制因子合理分配冗余小矢量的作用时间,能有效地控制中点电压偏移。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

基于中点钳位型三电平逆变器的改进型虚拟空间矢量调制策略

在高电压大功率应用场合中,中点钳位型(NPC)三电平逆变器是一种被广泛应用的多电平逆变器,但是该类型逆变器存在中点电压波动和共模电压问题。针对上述两个问题提出一种改进型虚拟空间矢量(NTV~2)调制法,采用零矢量、中矢量和大矢量对虚拟小矢量和中矢量重新定义,使得到的虚拟矢量产生的共模电压最大值为U_(dc)/6,是传统虚拟空间矢量法产生的共模电压幅值的1/2,从而实现对共模电压的抑制。在此基础上,通过合理选取虚拟中矢量分配系数的值,可以在一定范围内抑制中点电压的波动。与传统虚拟空间矢量法相比,所提方法能够有效地抑制共模电压和中点电压波动。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

基于IHPWM的三电平VIENNA整流器中点电位平衡策略

针对三电平VIENNA整流器固有的中点电位波动问题,详细分析了中点电位平衡控制的可控和不可控区域,提出了一种改进型混合调制IHPWM(improved hybrid pulse width modulation)策略,即在可控区域采用空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)策略,在不可控区域采用虚拟空间矢量脉宽调制VSVPWM(virtual SVPWM)策略。仿真实验表明,改进型混合调制方法能够有效地降低低频脉动,更好地平衡中点电位。     

一种新的基于混合空间矢量调制的三电平逆变器直流侧电容电压平衡研究

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器容易造成直流侧电容电压不平衡问题,提出一种新的中点电位平衡控制方法。在该方法中,采用分扇区精细控制,对不同的小矢量设置不同的时间分配因子,以增加相应正或负小矢量对中点电流的控制能力。对于正负小矢量不能成对出现的扇区,根据相电流的变化情况,使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换,从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。仿真和实验证实了该方法的正确性和有效性。     

基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制

Vienna整流器的中点电压振荡问题会造成直流侧电容电压分布不均,导致交流侧输入电流波形畸变,开关器件承受电压不一致而损坏等问题。针对Vienna整流器中点电压不平衡的问题,研究了三电平空间矢量调制对Vienna整流器中点电压产生的影响。首先介绍了Vienna整流器的工作原理,然后分析了空间矢量对中点电压的影响,并基于SVPWM调制提出了一种中点电压波动的抑制策略。最后,搭建了15 kW实验样机,验证了所提控制策略的有效性,解决了中点电压不平衡的问题,明显改善了输入电流波形质量。     

基于空间矢量调制的非隔离型V2G系统共模电流抑制

从系统高频共模等效模型入手,分析确定产生共模电流的激励源;改进传统抑制共模电压空间矢量调制(SVM)算法,优化三相三电平车网互动(V2G)开关状态转换次序,形成五段式去冗余SVM算法,有效抑制共模电压,但三相三电平V2G中点电位不平衡会对共模电压产生影响,限制了共模电流抑制效果。提出了从控制算法和拓扑改进2条途径分别实现中点电位平衡的控制方法。采用控制算法途径时,引入虚拟空间矢量调制(NTV2),剔除输出共模电压幅值较大的冗余小矢量,保证了共模电流抑制效果;重新定义虚拟小矢量和虚拟中矢量,在新型虚拟矢量空间下,提出分区域的混合调制策略,使其开关频率固定,通过控制开关周期内的平均中线电流为零实现中点电位平衡。采用拓扑改进途径时,调制方式仍采用上述五段式去冗余算法,以抑制共模电流;在直流母线处引入H桥平衡电路(或与之等效的单桥平衡电路),根据中点电位的偏移方向,选择平衡电路工作模式来调整直流母线电容所带电荷量,从而抑制中点电位的偏移,并可设置电压误差滞环,进一步增强了该方法的普适性和鲁棒性。仿真实验验证了理论分析和2套协同控制策略的正确性。     

基于电荷补偿的三电平NPC逆变器中性点平衡策略

三电平NPC逆变器的开关器件由于耐压水平低、电网侧并网电压谐波含量少等优点,广泛应用于大功率整流场合。中性点电压平衡问题一直是该拓扑的研究关键。通过对每一个开关阶段直流侧两电容充放电的电荷波动数值检测,再通过公式变换,对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)的正负小矢量分次运行时间进行调整,使平衡点上下两电容充放电时间能够保持一致,达到中性点平衡控制的目的。仿真验证表明,该方法能够抑制中性点电压的波动。     

考虑中性点电位的三电平虚拟空间矢量窄脉冲抑制

三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)应用广泛,但由于是三电平控制,在某些区域会产生窄脉冲,从而带来不必要的开关损耗和热量积累。分析了VSVPWM的窄脉冲分布,利用差模电压和共模电压对窄脉冲进行了抑制,同时将中性点电位控制在小范围内波动。仿真和试验证明了该方法能够抑制绝大部分窄脉冲,并且不会造成输出波形畸变和谐波增加。     

小矢量合成虚拟矢量的三电平整流器脉宽调制

根据三电平整流器的数学模型,直观地分析了三电平整流器直流侧中点电位与电压矢量的关系.提出了一种小矢量合成虚拟矢量的脉宽调制策略,该策略采用小矢量合成虚拟中矢量,使直流侧中点电位的平衡度和平衡能力大大提高,特别在整流器启动等电流变化剧烈的场合.通过调制模式对整流器性能进行分析,对三电平整流器装置的产品化有实用价值.系统仿真验证了该方法的正确性.     

一种NPC三电平逆变器过调制中点电位控制方法

三电平逆变器工作在过调制区域时,中矢量的作用促进了中点电位的波动,然而常规中点电位控制方法不能从根本上解决这个现象。针对该问题提出了一种可以适用于过调制区域的虚拟矢量调制方法,该方法通过虚拟中矢量代替原中矢量参与参考矢量的合成,能够在调制的过程中解决中矢量带来的中点电位波动问题。该方法能够很好的控制了中点电位的波动情况。仿真的实验结果表明了方法的可行性和有效性。