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。     

新型三电平变流器中点电压控制策略及其可控区域

针对三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器中点电压波动问题,分析了三电平变流器基本工作原理,提出了一种适用于任意调制策略的三电平变流器中点电压平衡策略。该策略以输出线电压满足要求为控制目标,根据中点电压的波动情况实时修正调制策略的输出开关状态。鉴于单开关周期完全可控区域的重要意义,本文分别分析了调制策略为正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略和空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略时新型中点电压平衡策略的单开关周期完全可控区域。理论分析和仿真结果表明,新型中点电压平衡策略具有普遍适用、实现简单的优点,其单开关周期完全可控区域受调制策略、调制度、运行时间和功率因数的影响。     

三相电压型准Z源逆变器电路拓扑和调制策略

准Z源逆变器具有宽范围升压能力,适用于光伏风力等可再生能源发电。从拓扑和调制策略两方面详述了三相电压型准Z源逆变器的发展与现状,并获得了重要结论。其电路拓扑包括基本型、强升压能力改进型、低电压应力改进型和能量存储型4类,其中强升压能力改进型又分为单阻抗网络和级联阻抗网络2类,给出了电压应力、升压能力等特性比较;低电压应力改进型包括三相三电平中点钳位、级联多电平和级联Trans等。调制策略有正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)、改进空间矢量脉宽调制SVPWM(space vector pulse width modulation)和消除共模漏电流改进脉宽调制PWM(pulse width modulation)3类,给出了调制系数、电压应力特性比较。     

三电平逆变器简化SVPWM策略及其误差电流分析

对于三电平逆变器,传统的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法需要进行大量的三角函数计算及参考矢量扇区判定,增加了控制器的运算时间,若考虑中点电位平衡的问题,算法复杂度将进一步增加,另外,目前缺乏简单有效的对不同SVPWM策略下逆变器输出波形质量的评价方法。为此,在60°坐标系SVPWM策略基础上,提出一种采用二分法的简化调制策略,该策略通过二分法快速搜索参考矢量所在位置,通过动态调整冗余小矢量作用时间,控制流经逆变器中线电流,从而实现中点电位平衡控制;最后基于矢量法对SVPWM策略下三电平逆变器输出误差电流进行了分析。仿真结果表明,该SVPWM策略避免了三角函数计算,较60°坐标系SVPWM策略运算时间也有所降低,并可实现精细化中点电位平衡控制。     

一种新型三电平变流器中点电压平衡算法

在分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略中点电压可控区域的基础上,提出一种根据允许的中点电压波动幅值适当扩展可控区域的新型混合调制策略,以进一步降低虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)算法的作用区域,从而有效降低开关频率和损耗。实验结果表明,相比以前的方案,新型混合调制策略可以很好地平衡中点电压,同时有效降低了开关次数。     

三电平NPC变流器SVPWM策略与SPWM策略的等效关系研究

调制策略是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)变流器的关键技术之一。三电平查表法空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)策略实现复杂,为此,基于三电平正弦波脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略与SVPWM策略的基本原理,提出了2种三电平SVPWM策略的快速等效实现方案,即调制波等效方案和导通时间等效方案。调制波等效方案研究三电平SVPWM策略的等效调制波,而导通时间等效方案则通过三电平SPWM策略作用下各开关管导通时间计算三电平SVPWM策略对应各开关管导通时间,研究结果验证了三电平SVPWM策略2种等效方案的理论一致性。仿真和实验表明所提2种三电平SVPWM策略的快速等效方案具有实现简单、计算时间少,结果更精确的特点。     

三电平双组双调制波载波脉宽调制方法

中点电位不平衡问题是三电平中点钳位(neutral point clamped,NPC)逆变器的固有问题,目前的中点电位平衡方法或者在部分条件下无法完全消除中点电位低频波动,或者存在开关频率偏高的问题。提出一种双组双调制波载波脉宽调制(double-group double-modulation-wave carrier-based pulse width modulation,DGDMWPWM)方法。DGDMWPWM由平均中点电流大小相等方向相反的两组双调制波根据中点电位的方向进行切换调制,既能完全消除三电平NPC逆变器的中点电位低频波动,又具有开关频率较低的优点。详细阐述该脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的基本原理,并通过仿真和实验研究验证了该PWM的有效性。     

考虑中点电位平衡的三电平逆变器断续脉宽调制策略研究

在大功率逆变器中采用断续脉宽调制(discontinuos pulse width modulation,DPWM)可实现开关损耗不变的前提下,有效提高逆变器等效开关频率,提高系统控制性能,降低滤波器的设计难度。但三电平DPWM中点平衡控制尚未有很好的解决方案。该文以三电平DPWM1为例,分析基于空间矢量脉冲宽度调制的三电平DPWM1实现方法。借鉴连续调制的中点平衡控制方法定量分析三电平DPWM1及其冗余矢量序列(DPWM3)对中点电位的影响。文中提出一种基于DPWM1和DPWM3混合调制策略,该调制策略能有效控制中点电位平衡,在中点电位调节期间开关频率基本不变,两种调制算法的切换采用滞环方式,切换时选择两种调制算法每个小扇区中的共同矢量作为切换矢量,减小切换造成的额外开关动作。最后,仿真和实验结果验证所提的调制策略的有效性。     

一种考虑中点平衡的ANPC变换器的混合断续脉冲宽度调制策略

对于ANPC(active neutral-point-clamped)变换器,采用断续脉冲宽度调制DPWM(discontinuous pulse width modulation)具有开关损耗小的优点,但也存在中点电位波动较大的问题,为此提出了一种基于切换钳位的混合断续脉冲宽度调制Hybrid DPWM策略,实现DPWM策略下ANPC变换器的中点电位平衡。在单位功率因数下,该方法根据中点电位的高低采用不同钳位方式,并对不同钳位方式下的开关序列进行优化,减小开关次数;在非单位功率因数、高调制比下,该方法根据电荷守恒计算大矢量、中矢量和小矢量作用时间,通过中矢量、小矢量和大矢量的合理分配实现中点电位平衡。同时,2种中点平衡方式在全范围内具有互补性,使开关管在每个开关周期内动作4~6次。最后,对多种调制策略的动稳态性能和中点电位平衡能力等进行了实验对比,验证了所提混合断续脉冲宽度调制策略的有效性。     

一种以降低逆变器开关损耗为目标并考虑中点电位平衡的适用于中点钳位式三电平逆变器的调制方法

介绍了中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器载波脉冲宽度调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)、空间矢量脉冲宽度调制(space vector PWM,SVPWM)、最小开关损耗脉冲宽度调制(switching loss minimize PWM,SLPWM)3种典型的调制策略。当中点电位偏移时,提出了一种非对称载波脉冲宽度调制(asymmetric carrier disposition PWM,ASPDPWM)策略,可以在中点电位偏移时输出正确的PWM序列,有效抑制逆变器输出的低频谐波含量。分析了基于载波移位脉冲宽度调制(carrier disposition PWM,PDPWM)策略的中点电位平衡方法。提出了一种SLMPWM和PDPWM混合调制策略,这两种调制策略的切换采用滞环控制方式。在实验室搭建了NPC三电平逆变器实验平台,通过阻感性负载和永磁同步电机负载验证了混合调制策略的有效性。实验结果验证了SLMPWM和PDPWM的混合调制策略能够有效降低开关损耗和控制中点电位。     

准PR控制的三电平逆变器及中点平衡策略

针对二极管钳位式三电平逆变器(NPC)的中点电位不平衡问题,在空间矢量调制(SVPWM)下,提出一种混合式中点电位平衡策略。在低调制度下,采用十三矢量法调制,该调制只使用1个零矢量、6个中矢量和6个大矢量来合成参考矢量,可以取得更好的平衡效果;在高调制度下,对传统七段式调制加以改进,调节正负小矢量的作用,最大限度减小中点电位波动。并采用准PR控制跟踪指令电流,根据最优二阶系统理论整定了参数。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,验证了的中点平衡策略和准PR控制的正确性。     

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。     

一种变载波偏置的三电平中点电压平衡控制

提出了一种基于变载波偏置空间矢量脉宽调制(SVPWM)的三电平逆变器中点电压平衡控制方法。该方法根据中点电压偏移方向,在载波上叠加相应的偏置量,从而改变正负小矢量作用时间,达到调节中点电压平衡的目的。论文对中点电压不平衡的数学关系进行了分析,并在分析了空间矢量对中点电压影响的基础上对本文提出的中点电压平衡控制方法的原理进行了理论推导。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法不仅能够实现中点电压平衡控制,而且改善了输出波形质量,减小了输出谐波。该控制方法运算简单、能够灵活调节中点电压平衡,且便于数字化实现。     

带中点电位平衡的VIENNA整流器反推控制研究

由于VIENNA整流器具有强耦合及非线性的特点,在建立VIENNA整流器d-q坐标系数学模型的基础上,采用反推控制策略实现对于直流电压以及d-q轴电流的控制。将基于两电平空间矢量脉宽调制SVPWM（space vector pulse width modulation）的简化算法移植到VIENNA整流器中,分析了VIENNA整流器SVPWM工作原理,并在此基础上采用软件算法调整P、N小矢量的作用时间,实现中点电位的平衡。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建仿真平台,验证所提控制策略的合理性以及有效性。在中点电位平衡作用下,与传统的PI控制相比,反推控制增加了输出直流电压的稳定性,改善了电流谐波,并进一步提高了功率因数,使得VIENNA整流器有更好的动态响应性能。     

三电平空间矢量脉宽调制整流器的简化控制算法

针对二极管箝位型三电平PWM整流器,根据其在同步旋转由坐标系中的数学模型,采用有功、无功电流解耦的双闭环控制策略,并提出一种简化的三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）及中性点平衡控制算法,解决了传统三电平SVPWM算法计算量火,难以实现实时控制以及中性平衡控制复杂的问题。仿真结果表明,摹于简化控制算法的二极管筘位型三电平SVPWM整流器直流电压稳定、功率因数高、交流侧电流谐波含量低、能量双向流动,可广泛应用于高压、大功率整流场合。     

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。     

具有中点电位非对称控制的VSVPWM技术

在降低NPC式三电平逆变器中点电位波动问题时,传统的VSVPWM算法未考虑直流侧电容电压非对称情况。为此,需从理论上探讨对称时的虚拟矢量形式是否适用于非对称状态下的各虚拟矢量。提出了具有中点电位非对称控制的VSVPWM技术,并在引入中点电位不平衡度的基础上通过改进零矢量的持续作用时间实现直流侧电容电压非对称控制。该方法具有较宽的调制比适用范围,并能够精确地控制直流侧电容电压,提高线电压质量,有效降低中点电位波动幅度。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和优越性。     

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM方法的研究

对于中点箝位三电平逆变器,传统的空间矢量脉宽调制方法需要进行大量的三角函数运算及扇区判定,增大了控制器的计算工作量。为解决这一问题,该文研究一种基于60°坐标系的空间矢量脉宽调制方法。该方法采用正(负)小矢量首发的七段式调制技术生成所需的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)波形,同时,根据负载电流方向及上、下电容(C1、C2)电压的大小,利用正、负小矢量对电容中点电压的不同作用,通过改变电压调整系数对正、负小矢量的作用时间进行调整,进而降低电容中点电压的不平衡程度。仿真结果表明,该方法可省去扇区判断过程,缩小计算工作量,维持电容中点电压基本平衡。     

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...