直流电压自控制三电平变流器的中点电压波动机理

由自身闭环控制系统控制并稳定直流电压的三电平变流器,其直流母线电压相对该变流器是电流控制电压源,因此不能以直流电压恒定为前提分析此类变流器的中点电压平衡问题.以直流电压为受控电压源为前提,分析并推导出了二极管箝位(NPC)三电平变流器应用标准SVPWM与虚拟矢量合成SVPWM技术时的电容电流表达式,并得到了2种方法的中...     

箝位网络对峰值电流控制有源箝位正激变换器稳定性影响研究

文章研究了开关频率较高、占空比较大时,箝位网络参数对峰值电流模式 (PCM)控制有源箝位正激变换器 (ACFC)稳定性的影响;分析了箝位网络引起 ACFC 低频振荡的原理,得到出现低频振荡时箝位网络参数的边界;阐述了给出励磁电感参数给定时,根据箝位电压纹波和稳定性设计箝位电容的条件.结果表明,减小箝位电容值,箝位电容与励磁电感之间的谐振有利于变压器磁芯复位,使变换器在较高开关频率和较大占空比时仍能稳定工 作。     

电容箝位型非对称H桥五电平逆变器 正弦脉宽调制控制

为简化多电平逆变器拓扑结构、提高性能,构建了电容箝位型非对称H桥五电平逆变器。提出一种新型的锯齿载波交错正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)策略,通过在每个载波周期内控制电容充、放电时间相等,保证电容电压平衡。采用锯齿载波,在扩展的三相系统中,控制任意两相电压相对应的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)脉冲对始终位于对应锯齿载波的起始(末尾)侧,消除了线电压中部分相邻“电平层”交叠的现象。对3种同类五电平逆变器及其对应的调制策略进行对比分析,构建的拓扑所用功率器件最少,等效开关频率为载波频率的2倍,电容电压平衡且波动幅度较小,线电压谐波含量最少。实验结果验证了该拓扑及其调制策略的正确性与有效性。     

器件混合型三电平变流器损耗优化PWM策略

碳化硅(SiC)与硅(Si)器件混合型三电平有源中点箝位(3L-ANPC)变流器可采用两种脉宽调制(PWM)方法。基于双脉冲测试平台得到器件开关特性及损耗,建立了两种不同PWM方法下的三电平变流器损耗模型。得到不同调制方法下变流器的损耗分布,通过分析损耗随载波周期内占空比及负载电流的变化关系,提出一种面向总损耗优化的混合型PWM策略,通过监测载波周期内输出电流以及占空比大小进行查表判断,选择损耗更低的PWM方法以实现更高的变流器效率。最后通过一个30 kW单相变流器实验平台及其效率测试数据验证了所提出PWM策略的有效性。     

一种减小混合箝位多电平逆变器母线电容冲击电流的PWM控制方法

提出了一种能够有效减小混合箝位多电平逆变器母线电容冲击电流的PWM控制方法。首先分析了三相混合箝位型多电平逆变器拓扑的工作原理,寻找出了直流母线电容中冲击电流的产生机理。然后,提出了一种改进的PWM控制方法,该方法对三相桥臂的箝位开关载波过渡线段选择不同的相位,可以降低电容的电压纹波,从而明显减小了电容冲击电流,同时不影响输出电压质量。进一步对载波过渡线段的时间基准进行了最优数学求解,以实现冲击电流幅值的最小。最后通过Saber仿真软件以及搭建的样机模型验证了所提PWM控制方法的有效性。     

CPS-SPWM在级联型有源电力滤波器中的应用

提出了基于载波相移-正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H桥型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景.文中给出了载波相移技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法,并将其应用在并联型有源电力滤波器(APF)中,对直流侧总电压闭环电压控制的原理进行了验证.仿真和实验结果表明,该并联型APF系统在低开关频率情况下能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

二极管箝位型多电平逆变器全范围电容电压平衡的PWM调制方法

电容电压偏移是二极管箝位型多电平逆变器的主要缺点。空间矢量调制和正弦载波调制方法,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。该文首先建立含电容电压的二极管箝位型三电平逆变器的脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)模型,提出一种新的调制方法,只需满足三相电流之和为零,该方法在任意调制度和功率因数下都能确保电容电位的平衡。并对算法累积误差进行修正。实验结果表明,这种方法较以前的解决方案能更好地平衡电容电压。最后将算法拓展到二极管箝位型任意电平数逆变器的调制中。     

H桥级联SVG的载波移相调制技术研究

级联多电平高压大容量变流器已广泛应用于电力系统中,载波移相式正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术非常适用于大功率变流器场合。文中分别介绍了双极性CPS-SPWM调制方法和单极倍频CPS-SPWM调制方法,并基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真模型,采用频谱分析方法对其进行对比,结果表明采用双极性CPS-SPWM调制方法输出电压的最低次谐波群出现在N(N是指每相级联单元数)倍的载波频率附近,其等效开关频率提高了N倍,采用单极倍频CPS-SPWM调制方法的输出电压的最低次谐波群出现在2N倍的载波频率附近,其等效开关频率提高了2N倍,因此采用单极倍频CPS-SPWM调制方法其输出波形更接近正弦波,具有更好的消除谐波的特性。     

基于电容箝位五电平H桥的逆变器应用

为研究基于电容箝位五电平H桥逆变器的应用,以电容箝位5电平H桥构成三相逆变器,结合电容箝位3电平和常规H桥电路的优点,并采用消谐波PWM和载波相移PWM相结合的调制策略,对所采用的逆变器拓扑及其控制策略的有效性进行了仿真和实验验证。结果表明:所采用的逆变器拓扑可以方便地得到5电平输出,提高了输出电压和功率等级;所采用的控制策略能够有效提高等效载波频率,降低滤波器的体积和容量;两种调制方法的结合可发挥各自的优势,使控制灵活、实现简单。     

电流型组合变流器载波相移SPWM技术研究

采用载波相移SPWM(CPS-SPWM)技术的电流型组合变流器具有良好的系统性能。对电流型组合变流器的CPS-SPWM技术进行了数学分析，给出了CPS-SPWM技术的数字化实现方案，并建立了四模块的电流型组合变流器的实验模型，研究了载波比kc／km对系统特性的影响。     

A novel strategy for a high‐power utility interactive inverter with a series active filter

High‐power utility interactive inverters used for large‐capacity energy storage systems are composed of multiple connected inverters, in order to realize high efficiency and high performance of the harmonic elimination characteristic simultaneously. Some disadvantages of multiple connected inverters, such as harmonic current flowing from an inverter unit to the other one, and increase of the number of inverter units, cannot be overcome easily. This paper presents a novel strategy for a high‐power utility interactive inverter, which is composed of a large power with low‐switching‐frequency PWM inverter (high‐power PWM inverter), an LC passive filter, and a series active filter (series AF). Because harmonic components contained in the utility line current are absorbed by the series AF, the switching frequency of the PWM inverter can be selected to about 1 kHz. In addition because the power capacity and the output voltage of the series AF can be suppressed lower than 10% of the power capacity and the output voltage of PWM inverter, low‐voltage and high‐speed power devices can be applied to the series AF. Consequently, high power, high efficiency, and high harmonics elimination performance can be realized without increasing the number of inverter units. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(2): 57–66, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10048     

大容量多重化逆变器的输出电压谐波分析

针对目前缺乏对大容量多重化逆变器的输出电压谐波进行全面分析和比较的现状,根据多重化变压器的不同结构,将现有的典型多重化逆变器分为3类并从理论上推导出了它们的输出电压及谐波电压幅值表达式;给出了电压谐波畸变系数与重数和脉冲控制参数间的变化关系;对比分析了它们的电压谐波畸变率。理论和仿真分析结果的一致性表明由三电平逆变桥构成的多重化逆变器不仅能以较低的重数实现高压大容量输出,还可获得满意的电压谐波畸变率,且可有效减小变压器体积、重量和损耗,因而更适用于高压大容量电力电子装置。     

Characteristics comparison of high‐frequency multilevel inverter connected with filter inverters

This paper presents a characteristics comparison of a high‐frequency multilevel inverter connected with small‐ capacity filter inverters. In general, PWM inverters require a low‐pass filter in order to reduce switching harmonics. However, in the high‐frequency systems such as class D power amplifiers, the cutoff frequency of the low‐pass filter must be set at high frequency. Thus, harmonic distortion of the output voltage is enlarged to a harmful level. Increasing the number of output voltage levels is effective in reducing the harmonic distortion of the output voltage and the low‐pass filter size. The proposed systems consist of a five‐level inverter and several cascade‐connected low‐voltage full bridge inverters without any external DC power sources for filtering the output voltage. The five‐level inverter generates a stepwise waveform with five‐level voltage, and the low‐voltage filter inverter superimposes harmonic components to compensate for the voltage waveform distortion. Therefore, the proposed system can reduce its total switching loss and can increase the number of the output voltage levels. In this paper, the effectiveness of the proposed systems is verified through several experiments. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(3): 58–65, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20373     

基于一致性算法的户用光伏逆变器和储能分布式控制策略

高比例户用光伏并网会导致电压越限等严重的电压问题,光伏逆变器无功控制和储能有功控制是低压配电网有效的电压控制手段。针对低压配电网通信条件有限以及逆变器无功功率和储能有功功率协调研究不充分的现状,文中提出了一种基于一致性算法的光伏逆变器和储能两阶段分布式控制策略。首先,通过控制效果-成本系数对设备调节效果和调节经济性进行分析,提出了先调节逆变器无功功率再调节储能有功功率的电压控制架构。其次,在逆变器控制阶段,以无功利用率作为一致性变量,保证了电压调节任务按逆变器容量进行分配;在储能控制阶段,以储能荷电状态作为一致性变量,既考虑了储能的容量,又实现了储能功率和荷电状态的同时控制。仿真结果表明,所提控制方法可以有效抑制电压越限,降低电压控制成本,同时还给出了所提控制策略参数的选取范围。     

改进并联混合型有源滤波器在大功率非线性负载中的应用

提出了一种改进型并联混合型有源滤波器.针对非线性负载产生的主要谐波分量,将逆变器与无源滤波器电感并联设计,利用并联滤波电感的分流作用以降低逆变器电流容量、输出电压频率和开关频率,并在逆变器发生故障时滤波器仍能正常工作.针对单次谐波电流检测,应用了一种改进滑动窗算法.仿真和试验结果表明,该混合型有源滤波器不仅具有良好的滤波效果,而且能减少逆变器电流.     

低共模电压三相准单级逆变器空间矢量调制策略

由于部分光伏功率可单级传输馈入电网,三相准单级逆变器的变换效率高于传统三相两级式逆变器,但共模电压幅值和频率变化量较高.提出一种适用于三相准单级逆变器的低共模电压空间矢量调制(LCSVPWM)策略,通过舍弃部分小矢量和替换零矢量,降低了共模电压幅值和频率的变化量.此外,通过理论计算,比较了三相准单级逆变器分别采用传统空...     

能量管理系统中发电计划安全校核功能的设计

基于调度生产的实际需求,对能量管理系统中发电计划安全校核的功能设计、关键技术、数据解析等进行了阐述,并对典型断面进行了分析.实际分析表明了该方法的有效性和实用性.     

Grid synchronization and control of distributed generation unit with flexible load compensation capabilities using multi-output LMS-filter

This paper deals with grid synchronization and control of single-phase voltage source inverter in distributed generation (DG) systems using a multi-output adaptive filter. Besides the active power injection, the proposed control enables the inverter to compensate load harmonic and reactive currents based on the capacity of inverter. The currents to be compensated are obtained using a multi-output adaptive filter structure that operates on the principle of variable step size (VSS) least mean squares (LMS) algorithm. The main objective of VSS-LMS filter is to decompose the load current into harmonic and reactive current components and compute their RMS values. The currents extracted by the VSS-LMS filter are used in developing a flexible compensation based on load compensation factors. The load compensation factors are calculated based on the remaining capacity of the inverter and priority. Harmonic currents compensation is given first priority over the reactive currents. In addition to harmonic currents detection, the same VSS-LMS filter is used in developing a phase locked loop unit for synchronizing the inverter with fundamental point of common coupling (PCC) voltage. Synchronizing the DG inverter with fundamental PCC voltage would make the proposed control algorithm insensitive to grid voltage harmonics and frequency fluctuations. The feasibility and the efficacy of the proposed control algorithm are demonstrated using hardware-in-the-loop (HIL) based experiments.     

二极管钳位型多电平有源电力滤波器的仿真

由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿.文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案.对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无差拍控制方案.该方案采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可在相同的采样频率下提供更精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果.仿真结果表明该APF适用于高电压及大容量谐波补偿.     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。