基于MATLAB的多电平高压变频器的仿真研究

级联式多电平变频器具有输出波形好、谐波含量低、无需滤波器等特点.在介绍级联式多电平变频器工作原理的基础上,对多载波控制算法进行了分析和研究.为了降低系统的研发成本和加快系统研发进程,使用MATLAB软件进行系统建模与控制算法的仿真.结果表明,级联式变频器能够有效抑制电压变化率和共模电压.且谐波含量低.仿真结果与理论分析一致,验证了MATLAB软件应用于多电平变频器系统分析的可行性,为研究分析级联式变频器提供一条新途径.     

高压变频调速系统仿真研究

详细地分析了两电平高压变频器共模电压产生机理。为有效抑制共模电压对高压变频器的不良影响,提出了两种措施和一种新型拓扑结构:在24脉波整流输出的直流电路中设置共模电抗器,在三电平逆变器和电动机之间设置输出滤波器,并将滤波器中性点、直流侧中间点和三电平逆变器中性点相连。利用MATLAB的Simulink环境,基于该拓扑结构对6kV/2250kW的电机进行了仿真研究。从仿真结果可以明显看出,所提出的有关减小高压变频器的共模电压的措施有利于减小电磁干扰,提高变频器运行的可靠性。     

一种提高风力发电系统稳定的方法研究

提出了两种级联多电平逆变器拓扑结构,第一种是混合级联逆变器,第二种是基于二极管钳位型的级联逆变器。在载波移相SPWM技术的基础上,利用MATLAB/SIMULINK对两种级联逆变系统进行建模及仿真。结果表明:混合级联逆变器和二极管钳位型的级联逆变器在输入较低的du/dt和较高的等效开关频率时,都可以输出高电压低THD的波形,在风力发电系统有很好的应用前景。     

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。     

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.     

一种基于FPGA的PWM脉冲发生器设计

针对级联多电平静止同步补偿装置,采用基于不对称规则采样的SPWM脉冲的生成方法,并研制了基于可编程逻辑门阵列（FPGA）实现的PWM脉冲发生器。以级联多电平3链节H桥静止同步补偿发生器（STATCOM）为例,分析了不对称规则采样的脉冲生成方式,介绍脉冲发生器的基本原理和结构以及实现方法。在保证输出电压波形不对称性得到改善的同时,该PWM发生器也简化了电路的设计,提高了系统的可靠性。     

采用三次谐波注入法的多电平级联H桥逆变器

阐述了级联H桥七电平逆变器拓扑结构和工作原理,分析了比较多电平逆变器常用PWM调制技术的优缺点,得出采用三次谐波注入方法控制多电平逆变器具有两个突出优点:电压调制度可以达到1.15;由N个单元组成的H桥逆变器的负载电压等效开关频率是每个单元开关频率的N倍.通过Matlab/Simulink仿真软件和DSP实验装置对三次谐波注入法多电平逆变器进行了仿真和实验研究,结果验证了该方法的正确性和可行性.     

基于小波包神经网络的级联式变频器故障诊断仿真研究

以级联式变频器为研究对象,重点研究功率器件开路故障的诊断方法．对变频器输出电压进行小波包分解,寻求变频器正常和故障情况下的输出电压频带能量的变化规律．选取输出电压能量变化大的频带能量值作为特征向量,利用BP神经网络进行故障诊断．研究结果表明,小波包神经网络在级联式变频器故障诊断中具有较高的可行性和有效性．     

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。     

基于DSP的载波移相多电平PWM实现方法

载波移相 PWM 方法适用于单元级联型多电平电路,其实现的关键问题在于如何实时产生大量的PWM 控制信号。在分析多电平逆变器拓扑结构和控制策略的基础上,针对载波移相 PWM 控制方法,提出了适用于 DSP 实时控制的离散自然采样算法;并基于 TMS320LF2407 数字信号处理器,完成了三单元级联逆变器的载波移相控制实验。实验结果表明,本算法程序简洁,占用资源少,实时性强。     

超级电容器的动态电压均衡方法的研究

分析了常见的超级电容器电压均衡方式,电阻均衡方式在充电过程中几乎没有均衡能力。限压型有源均衡方式仅在超级电容器单体电压超过限压值后才有均衡作用,实际的均压效果不十分理想;针对这些问题,提出了超级电容器的动态电压均衡方式。分析了比较器式动态电压均衡方式及其存在的问题,以及比较式动态电压均衡方式改进方式—放大器与死区电压结合的动态电压均衡方式。分析晶体管发射极输出方式的特点及存在的问题,提出了输出级应用MOSFET的解决方案。得到了不同初始电压条件及不同电容量条件下充、放电的实验结果,验证了应用MOSFET输出的放大器方式的超级电容器动态电压均衡是一种有效、实用的解决方案。     

一种新型的矩阵变换器间接调制策略

基于传统的矩阵变换器间接空间矢量调制思想,提出了一种利用输入电压瞬时值合成虚拟整流输出电压的策略,使矩阵变换器在非正常输入时期望的虚拟整流输出电压平均值仍能维持不变．着重对虚拟整流环节进行了分析,给出了具体的调制算法,并通过综合虚拟整流及虚拟逆变环节,得到了矩阵变换器占空比的计算公式．仿真及实验结果表明：所提出的调制策略,不但使矩阵变换器在理想输入时具有良好的输入、输出性能,且非正常输入时输出电流波形质量也较好,其THD值为2．4％;而相同条件下传统的间接空间矢量调制策略,其THD值为12．89％．新的调制策略能有效地抑制非正常输入引起的输出电压谐波．     

太阳电池工程简化模型参数确定及模型应用

针对现有文献中太阳电池工程简化模型的模型系数值不适用于当今光伏组件的问题,提出简单的仅需利用光伏组件出厂数据的模型系数确定方法.系数b通过拟合25℃下不同辐照度对应的开路电压数据得到,系数a和c分别取短路电流和开路电压的温度系数.不同厂家生产的光伏组件系数b不同,同一厂家生产的不同型号的光伏组件系数b可以取相同值.综合改进后的太阳电池工程简化模型、分段函数形式的太阳电池温度模型和考虑安装条件的入射光强度模型,开展光伏组件电气输出特性的动态仿真.当组件倾角小于最佳倾角时,角度变化对最大输出功率的影响很小;当倾角大于最佳倾角时,角度变化对最大输出功率的影响较大,影响程度随着角度的增大而增大.     

电子技术实验问题

在指导学生做电子技术实验的过程中,发现以下几个问题:(1)正弦波振荡电路会输出三角波信号;(2)测直流稳压电源的纹波电压值比直流电压值还要高;(3)测试TTL门电路参数时,TTL门电路的输出高电平实测值与理论值不相符等等。作者针对这些问题,经过反复查阅资料,并做了不同参数,不同器件的多次实验,找到了问题所在,并提出相应的理论分析依据。     

改进电导增量法的光伏电池MPPT仿真

光伏发电系统的输出功率随着光照强度、环境温度和系统输出电压的不同而变化着,控制光伏阵列的工作点使其稳定的工作在当前的最大功率点处非常重要。首先对光伏电池进行机理建模．实验表明模型能够很好的反应实际的光伏电池工作特性。在介绍了几种传统的最大功率点跟踪（MPPT）控制算法的基础上,提出了一种新型的变步长电导增量法控制,其初始参考电压为当前光伏阵列开路电压的0．8倍,并且以计算得到的的步长进行继续跟踪。仿真结果表明,系统的跟踪速度增强并且有效的减小稳态震荡,具有良好的动态和稳态性能。     

悬臂梁单晶压电发电振子电压输出特性的有限元仿真分析

为了解决化学电池为低功耗电子产品供电中存在的问题,对悬臂梁单晶压电发电振子的电压输出特性进行了分析。根据欧拉伯努利方程和压电学理论,建立了悬臂梁式压电发电振子的电压输出特性数学模型,并对压电振子长度、金属基板与压电晶体的长度比,以及金属基板材料对悬臂梁压电发电振子的电压输出特性进行了有限元仿真分析。结果表明：所建立的数学模型与仿真分析结果基本一致;晶体板与金属基板的长度比存在一个最佳值,使得压电振子的输出电压达到最大,且随着金属基板弹性模量的减小,压电振子的输出电压逐渐减小;当金属基板分别为不锈钢、硅、磷青铜和铝合金时,晶体板与各金属基板的最佳长度比分别为0.60,0.65,0.70,0.75。     

从交流侧谐波控制角度看单相可控整流应采用的波型

从谐波控制角度,通过对比输出电压的平均值及交流侧电流谐波指数,指出单相半波及全波整流用整流管应该采用ＧＴＯ（可关断晶闸管）或ＩＧＢＴ（绝缘门极晶体管）等可关断型器件,合理的整流波型在每一段输出电压的范围内应是不相同的,在某些段应是某种对称波型。     

SPWM逆变电源输出谐波分析及抑制方法研究

在SPWM逆变电源输出电压中含有丰富的高频谐波成分,高频谐波在用电设备中引起严重的电磁干扰问题,降低了系统运行的可靠性。通过对SPWM逆变电源的输出谐波分析,提出了一种采用随机调制进行谐波抑制的方法。该方法能使逆变电源的输出电压频谱连续分布而不影响基波分量,使逆变电源的输出谐波能量分布更加均匀,从而降低输出谐波的峰值幅度,减小设备所产生的电磁干扰。通过Simulink软件仿真和实验测试,表明采用随机调制后SPWM逆变电源输出谐波峰值幅度降低了约10 dB。     

低电压下高效音频功率放大器的仿真与分析

当对非线性失真有一定要求时,低频功率放大器的实际最大输出功率和效率均低于理想状态时的理论分析值,特别在电源电压较低时,其影响更为明显.依据自举电路可扩大放大器的动态输出范围的原理,提出了一种双自举电路的OCL低功率放大器,以提高电路的输出电压,从而提高最大输出功率和效率.仿真结果表明：电源电压较低时,在非线性失真系数低于2%的条件下,与OCL电路相比,双自举OCL电路的最大输出电压提高了约1倍,最大不失真输出功率提高了约3倍,效率提高了近20%.     

基于对称双光路检测法的MOCT电流互感器模型研究

基于对称双光路检测法, 采用琼斯矩阵, 提出了磁光式电流互感器(MOCT)的整体模型. 该模型表明, MOCT的输出电压是两个分量的乘积, 一个分量是线性分量, 它正比于一次电流瞬时值, 另一个分量是非线性分量, 该分量与磁线振双折射和法拉第(Faraday)旋转角的共同作用相关. 在没有磁线振双折射效应的理想MOCT系统中, 当一次电流瞬时值较小时, MOCT的输出电压与一次电流瞬时值成正比. 仿真结果证明了结论的正确性.