三电平逆变器中点电位平衡的研究概述

论述了中点钳位型三电平逆变器中点电位波动的成因及危害,分析概括了目前主要的中点电位平衡控制策略,并重点叙述了一种简单的基于三相正弦脉宽调制（SPWM）控制策略的中点电位的控制方法。经过综合分析,合理采用各种控制方法,可以得到满意的效果。     

中点电位平衡的三电平逆变器SVPWM简化算法及其实现

对中点钳位式三电平逆变器空间矢量调制算法和中点电位平衡控制方法进行研究,所介绍的三电平参考电压分解的空间矢量调制简化算法可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是中点钳位式三电平逆变器的一个固有问题,从矢量调制的角度分析了中点电位波动的本质和规律,并提出了一种基于简化调制算法的中点电位平衡控制方法,该方法通过调整平衡控制因子可较精确地控制中点电位的平衡。仿真分析和实验结果验证了简化算法的可行性和平衡控制的有效性。     

三电平ANPC并网逆变器损耗分布平衡的研究

采用三电平拓扑的光伏并网逆变器能有效提高系统的容量、输出电能质量和效率。本文以三相三电平有源中点钳位型光伏并网逆变器为研究对象,采用特定谐波消除脉宽调制方法,分析了在不同输出状态之间进行切换时器件损耗分布情况,研究了3种冗余零状态换流模式,通过合理选择不同的冗余零状态使电流通过不同的路径,提出了每相桥臂轮流采用这3种换流模式的控制策略,从而有效地实现了器件损耗平衡分布。最后搭建三电平有源中点钳位光伏并网逆变器实验平台对提出的控制策略进行了验证,实验结果表明了提出的控制策略能有效地实现器件的损耗分布平衡。     

一种单相五电平逆变器及其控制策略

针对中点钳位型多电平逆变器直流电压源利用率低、中点电位不平衡等问题,提出了一种两级式单相五电平逆变器。该五电平逆变器的前级可等效为三电平DC/DC变换器,后级通过连接H桥电路实现逆变。该五电平逆变器与中点钳位型三电平逆变器相比,直流电压利用率提高了4倍,同时利用单滞环比较器实现了中点电位平衡,应用载波层叠调制技术、单闭环完成了逆变器的调制与控制。最后搭建模型进行仿真,验证了该五电平逆变器的可行性和正确性。     

基于扩张状态观测器的牵引逆变器中点平衡控制策略

针对中点箝位型三电平牵引逆变器由于自身拓扑主电路结构而存在的中点电位不平衡问题,对其中点电位平衡的优化控制策略进行了研究。在三电平逆变器旋转坐标系电压电流双闭环控制的基础上,提出了一种基于扩张状态观测器的三电平逆变器中点电位平衡控制策略。基于等效电路模型建立中点电位的一阶数学模型,采用二阶非线性扩张状态观测器实现中点电位扰动的实时估计,之后利用PI控制器实现中点电位波动的补偿,对逆变器电压外环控制策略进行了优化,最后在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真建模。仿真结果表明优化控制策略具有较好的中点电位平衡能力。     

基于特定谐波消除PWM的三电平有源中点钳位逆变器共模电压抑制方法

带电机负载的逆变系统中,降低逆变器输出共模电压的幅值对预防定子绕组绝缘击穿、延长轴承寿命和减小电磁干扰等具有重要意义。以三相三电平有源中点钳位型逆变器为研究对象,分析了三相特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)输出开关状态产生的共模电压幅值及其对中点电压的影响,研究了SHEPWM方法的中点电压自平衡特性,提出了一种改进的SHEPWM控制策略。该控制策略在不影响消除线电压特定谐波及保持中点电压自平衡特性的前提下,能有效降低逆变器输出的共模电压幅值。最后搭建了三电平有源中点钳位型逆变器仿真和实验平台,并对提出的控制策略进行验证,实验结果证明了控制策略的有效性。     

基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法

针对三电平中点钳位逆变器在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域,利用基于虚拟空间矢量的调制方法,当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的完全控制.为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发正小矢量或负小矢量的方法.构建了三电平中点钳位型逆变器实验平台,对基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性进行了验证.     

NPC型三电平逆变器中点电位平衡算法的研究

分析了NPC型三电平逆变器的工作原理,中点电位不平衡带来的危害和中点电位波动的原因。介绍了一种通过控制正负小矢量作用时间的中点电位平衡算法,采用MATLAB/Simulink仿真软件对该中点电位平衡算法进行了仿真,搭建了三电平逆变器电路,进行了实验研究。通过仿真和实验,验证了该控制策略的有效性。     

基于改进型自抗扰控制器的NPC三电平逆变器中点平衡策略

针对中点钳位型三电平逆变器所固有的中点电位波动问题,建立直流侧中点电位的波动模型,提出一种基于分数阶自抗扰控制器(FOC-ADRC)的中点电压平衡策略。避免了传统ADRC的非线性误差反馈率(NLSEF)需要凭经验试凑三个没有明确物理意义的参数难题,便于应用到三电平逆变器的中点电位进行电压实时补偿。原理样机实验表明该方法具有较强的中点电压平衡性能,可以快速估测并抑制中点电压波动,同时减小输出电压电流的谐波。     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

二极管中点箝位型(NPC)变频器中点电位控制方法研究

二极管中点箝位型(NPC)逆变拓扑结构在高压大功率变频器设计中得到了广泛的应用,但其存在的中点电位不平衡问题是应用中比较突出的难题之一。本文详细分析了NPC型三电平逆变器中点电位不平衡的机理,从电路拓扑结构和控制方法两方面研究了抑制中点电位偏移的平衡控制策略,采用Matlab/Simulink仿真软件对提出的控制策略进行了仿真、比较,并搭建了NPC三电平变频器实验电路,采用TMS3202407ADSP数字处理器实现了控制算法,验证了所采用的控制方法的有效性,取得了较好的抑制中点电位偏移的效果。     

三电平逆变器中点平衡的参数自整定模糊控制

中点电位平衡对二极管箝位三电平逆变器而言非常重要.在此深入分析了空间矢量调制中引起中点电位偏移的原因,提出了基于参数自整定模糊控制的中点平衡控制策略.该算法对三电平逆变器中点电位这一非线性时变对象有较好的适应性和鲁棒性,其静态及动态误差都能控制在较低范围,达到中点电位平衡的效果.仿真和实验结果证明了该算法的正确性和有效...     

直驱风电系统三电平变流器的设计与仿真

多电平逆变器适合大容量、高压的场合,得到了越来越多的应用。本文对三电平逆变器SVPWM调制手段进行了深入研究,同时对三电平逆变器中点电位平衡的问题也进行了探讨。由于中点电位的不平衡是钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题,对此本文分析了大、中、小矢量对中点电位的影响,找到哪些矢量能够影响中点电位的波动,并得出通过对成对小矢量的作用时间分配能够控制中点电位的结论。最后通过对系统的仿真,验证了算法的可靠性。     

新型的三电平逆变零序注入与优化

针对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式控制三电平中点钳位(NPC)逆变器中点电位时需调节每个小扇区中冗余小矢量的作用时间,实现过程繁复。在CWPWM方式下,首先通过状态平均法推导出了每个开关周期内中点电位和零序电压之间的关系,并据此构建新颖的中点电位分段控制模型,在此基础上通过设定中点电位阈值并引入滞环,对注入的零序分量进行了优化,实现了在兼顾中点电位控制的同时有效地降低开关损耗。仿真和实验进一步验证了所提优化控制策略的有效性。     

具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器方案

提出了一种改进的具有飞跨电容辅助桥臂的三电平中点钳位逆变器的拓扑结构,该逆变器可被应用于具有轻型高压直流传输线的近海风电系统中。第四飞跨电容辅助桥臂的引入可以解决三电平中点钳位逆变器固有的中点失衡(包括直流漂移和电压脉动)问题。首先,具体阐述了第四桥臂的工作原理,接着对三种电压闭环控制方案及其控制性能进行了分析和比较。最后,仿真和实验验证了所提出的控制方案的有效性。     

基于载波SPWM与SVPWM混合控制的三电平逆变器中点电位平衡策略

针对空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)在功率因数较低的情况下,失去对钳位型三电平逆变器直流母线中点电位的控制效果的问题。通过研究载波正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)与SVPWM的本质联系,将从SVPWM调制原理出发,推导出控制中点电位所需的零序分量,构造相应的调制波,通过载波SPWM法抑制中点电位波动,从而提出一种基于载波SPWM与SVPWM混合控制的中点电位平衡策略。最后仿真结果验证了这种混合控制策略可以有效地抑制中点电位漂移。     

六相三电平并网逆变器及其控制方法

针对中性点钳位型三电平并网逆变器(NPC,Neutral Point Clamped Inverter)存在的中点电位不平衡问题,设计了一种六相三电平并网逆变器,并对其主电路结构和控制方法开展研究。首先,通过对主电路结构进行分析,阐述了六相三电平逆变器的工作原理,分析可知六相三电平逆变器不使用续流二极管和分压电容,从而避免了中点电位不平衡问题;其次,对六相三电平逆变器的控制方法进行研究,提出六相三电平逆变器的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)控制方法;进而,用MALTAB/Simulink软件对其进行仿真,并与NPC型并网逆变器进行对比分析;最后,通过1 k W的实物模型实验,验证了方案的可行性。     

基于MPC的三电平NPC变流器中点电位控制策略

中点电位平衡是三电平中点钳位型(NPC)变流器研究的热点问题.针对效率优化调制策略在实际应用时受非调制因素影响导致中点电位偏移的问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的三电平NPC变流器中点电位控制策略,通过预测两拍中点电位在效率优化策略中选择一组合适调制波,对其中点电位进行闭环控制,达到更好控制中点电位平衡的目的.通过仿真与实验验证,所提出的中点电位控制策略在保证系统效率与输出总谐波畸变率(THD)满足要求的情况下,能够实际解决由非调制因素引起的中点电位偏移的问题.     

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。     

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。