T型三电平逆变器在不间断电源中的实现

针对两电平不间断电源（UPS）输出电压总谐波畸变率高的问题,本文设计的单相T型三电平不间断电源有效的降低了输出电压总谐波畸变率。首先根据开关频率和电压应力的要求,对T型三电平逆变器的开关器件和LC滤波器进行了硬件设计。然后,在开关函数模型中加入零电平电压,使逆变器输出三电平电压,有效的减少了输出电压中谐波的含量。最后,通过MATLAB/SIMULINK的仿真和6 kW不间断电源样机在阻性负载、非线性负载下的实验;得到了实验波形和0.23%的输出电压总谐波畸变率,结果验证了硬件设计的正确性,输出电压总谐波畸变率低于IEEE标准中5%的要求。     

一种多电平逆变器故障诊断与容错控制策略

针对逆变器开关元件的开路故障,提出一种级联H桥多电平逆变器故障诊断与容错控制策略。 在不改变级联H桥多电平逆变器电路拓扑的情况下,通过快速傅里叶变换(fast fourier transform, FFT)和主元分析(principal component analysis, PCA)对逆变器原始开路故障数据进行了预处理和特征提取,构建贝叶斯网络(Bayesian network, BN)对级联H桥多电平逆变器开关元件的故障进行快速诊断,根据诊断的结果,基于变载波和调制波电压重构容错控制方法,使逆变器输出电压仍能满足系统平稳运行的要求,通过仿真与试验验证了该策略具有良好的诊断及容错控制性能。     

三电平逆变器SHPWM谐波特性的研究

基于二极管箝位型三相SHPWM三电平逆变器的主电路拓扑和工作原理，分析了采用双重傅立叶级数方法的三电平逆变器的谐波特性，并与两电平逆变器的谐波特性进行了比较，给出了Pspice仿真和实验结果．分析和仿真结果均证实了三电平逆变器的诸多优点．     

一种应用于低电平MMC的混合调制策略

针对太阳能及风能发电中低电平模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)存在高谐波、高开关频率等问题,提出一种新型MMC混合调制策略.该调制策略引入开关函数和子模块电容电压的瞬时状态,借助载波调制的参考电压修正量,改善原有输出电压波形,降低开关损耗及电压波动.Matlab/Simulink仿真结果表明,该调制策略可以实现预期效果,同时可以明显降低谐波畸变率,具备较好的基波及谐波特性.     

Research of Wavelet Modulation for Single-Phase Three-Level Inverter

单相三电平逆变器小波调制策略的研究

刘洪臣,范国磊,苏振霞

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001）

创新点说明：

提出了单相三电平逆变器的小波调制策略,提高了输出电压的基波含量,降低了输出电压的谐波含量。

研究目的：

将小波调制应用于三电平逆变器中,降低输出电压中的谐波含量。

研究方法：

1.小波调制策略从两电平逆变器扩展到三电平逆变器;

2. 通过理论分析三电平逆变器小波调制策略的输出电压基波和谐波含量,证明其方法的优越性;

3. 通过仿真和实验对所提方法的正确性进行了验证。

结果：

基于小波调制的三电平逆变器的输出电压的基波含量高,谐波含量低;

结论：

三电平逆变器小波调制的输出电压谐波含量小、基波幅值大,能很好的改善输出电压质量,并且开关频率低,算法简单,易于实现。对于小波调制策略而言,研究表明小波调制总采样组数D与电压谐波畸变率存在非线性关系,因此当选择适当的采样组数D时,逆变器的开关频率、开关损耗及谐波畸变率将很小。

关键词：小波调制;三电平逆变器;谐波含量;基波

     

级联多电平分布式开关电源调制方法研究

针对级联型逆变器结构的分布式电源的应用,提出了一种基于阶梯波的交流母线分布式电源电路.通过将具有不同相移的逆变单元输出的方波叠加,得到阶梯波交流母线电压输出.文章讨论了级联多电平逆变器的几种典型的阶梯波调制方法,提出了一种改进的等宽方波调制法.采用该调制方法的三单元逆变器母线电压的谐波含量降到了基波电压幅值的9.8%.使用该调制法的具体电路结构,最后通过了仿真实验验证.     

多电平逆变器电磁兼容性的实验

通过多电平逆变器电磁兼容性实验,提出了优化的5电平逆变器的拓扑结构和控制方法.实验结果表明,该方法能有效降低电磁干扰和输出电压的谐波含量.     

多电平变流器在直驱型风电系统的应用研究

为满足直驱型风力发电系统对变流器的要求,采用了级联型多电平逆变器替代传统的两电平逆变器。通过仿真分析表明,以变化的风速为输入,采用最大风能捕获时,逆变器输出电压可追踪电网电压频率和相位,实现单位功率因数输出。采用载波相移的SPWM调制方法,输出电压波形好,产生的高频谐波方便滤除。级联型多电平逆变器作为全功率变流器适合于直驱型风力发电系统。     

双三电平STATCOM的建模与仿真分析

利用开关函数的概念,建立了由2个三电平逆变器和1个输出耦合变压器构成的双三电平STATCOM的数学模型,并对其直流电压波形和交流侧输出电压和电流波形进行了仿真分析.仿真结果表明在工频方波调制方式下,通过合理选择电感和电容参数可获得谐波含量较小的电压和电流波形,从而可用低频大功率开关器件构成开关损耗尽可能小且对电网谐波污染小的高压大容量STATCOM装置.同时,所建立的数学模型及分析方法可推广应用于其它类似结构的电力电子电路的理论分析与仿真研究中.     

双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗,电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数,影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能,对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响.为实现电网阻抗的在线检测以进一步优化逆变器控制策略,以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其控制系统进行建模与分析基础上,研究基于谐波电流注入的电网阻抗在线检测方法.首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析;进而从仿真角度对两种方法在检测精度、逆变器并网电流THD值影响方面进行验证;最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法,该方法周期性地向电网注入两种不同频率的谐波,利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息,经由傅里叶分析处理后可得电参量中所包含的特定次谐波分量,进一步计算可得电网阻抗的实时值.实验结果表明:双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和电感的准确辨识,与传统单谐波注入法相比,该方法不仅无需计算相角信息,同时具有更高的检测精度.