一种新型级联多电平动态电压恢复器的研究

动态电压恢复器(DVR)是一种电压型电能质量补偿装置,串联在电网和负载之间,用于保障负载侧的电能质量.提出了一种新型级联多电平DVR,两个H桥功率单元级联构成一个逆变单元,并依靠整流电路给逆变单元直流侧电容器提供能量.装置采用电容器耦合方式串入电网,选用数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)构成控制系统.进行了详细的硬件和软件设计,实际运行测试结果表明,该级联多电平DVR响应速度快,能够迅速、有效地产生补偿电压,保证了负载侧的用电质量.     

一种新型混合级联不对称多电平逆变器

提出一种新型混合级联不对称多电平逆变器,这种多电平逆变器由多个不对称四电平逆变器级联在一起构成,输出电压由其级联单元的输出叠加而成.相对于传统的级联多电平拓扑,在得到相同输出电平的情况下,该拓扑需要较少的开关器件,因此可以简化电路结构.但是该拓扑需要特定的独立直流电源.实验室构建了一台单相混合级联不对称七电平逆变器,并采用消谐波混合不对称调制方法对其进行控制,最后通过仿真和实验进行验证.     

混合级联型多电平变频器拓扑结构研究

多电平电路在高压大功率领域的拓展受到其复杂电路拓扑的制约，因此近年来不断有新型多电平电路结构被提出。该文对已提出的级联型多电平电路结构进行深入分析，对其中最具实用价值的混合七电平级联型变频器在PWM控制方法和整流电路结构上作出改进，解决了直流侧电流倒灌和整流侧电流谐波抑制的问题。在此基础上提出了3-10kV电压等级的混合级联型多电平变频器拓扑结构，并给出了仿真和实验结果。该混合级联型变频器符合目前电力电子器件发展特点，对传统级联型变频器在结构上作出了优化。     

新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略

为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。     

2MVA无串联变压器级联多电平动态电压调节器的设计与仿真

研究了基于级联多电平结构的无串联注入变压器的2MVA动态电压调节器(Dynamicvoltagerestorer,DVR)的系统设计方案,针对DVR的主电路拓扑、电压暂降检测算法、底层载波移相控制策略、储能计算、滤波器设计及逆变器部分的损耗进行了分析研究,并对某生产基地6kV系统的电压暂降问题完成了DVR装置主电路参数和控制电路的功能设计,采用仿真软件EMTDC/PSCAD进行了仿真研究,验证了文中所提设计方案的正确性及有效性。     

串联型H桥级联多电平电压扰动发生器

提出了一种串联型H桥级联多电平电压质量扰动发生器主电路拓扑,由低频级联H桥和高频H桥模块构成。该拓扑是一种混合串联型结构,系统电源提供大部分基波功率,低频H桥逆变器只输出基波和低频波动闪变波形,高频模块输出所有谐波电压波形,从而实现电压扰动解耦控制,保证电压扰动的精度和响应速度。利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现级联H桥逆变器的载波移相控制,同时完成对谐波模块的独立控制。制作了一套单相低压实验样机进行实验分析,实验结果表明主电路拓扑及控制策略能够良好地实现可控电压质量扰动发生。     

FPGA-DSP实现混合级联多电平变换器的高性能PWM控制

针对传统电力电子拓扑结构中开关器件耐压值不够高,与电力系统中高压范围不能直接匹配的问题,研究了基于FPGA-DSP的改进型混合级联多电平变换器的高性能控制系统。该改进型的级联多电平拓扑是将具有相同母线电压的一个二极管钳位拓扑与若干个H桥级联,输出波形由级联模块的输出电压叠加而成。并针对该拓扑提出了其混合调制的调制策略,使较高开关频率的开关器件与高耐压值的器件协同工作在一起,充分发挥开关器件各自的特性。由于多电平变换器开关管数量众多,专用DSP芯片已经不能完全满足设计要求,为此专门设计了基于FPGA-DSP的通用控制系统,用以实现多电平电路的专用PWM控制电路的功能,该控制系统稳定可靠,易于扩展。仿真与实验结果充分证明了该设计方案的可行性和有效性。     

新型六开关两倍电压增益五电平逆变器

倍压多电平逆变拓扑具有自主升压和多电平输出的突出优点。提出了一种新型六开关两倍压增益五电平逆变拓扑，该拓扑由两个半桥单元和一个开关电容单元组成，通过载波层叠调制策略可以实现直流输入电源与电容器分时串并联运行，从而实现电路的自主升压和五电平输出电压波形。通过对比分析现有倍压多电平逆变拓扑，所提出的新型两倍压增益五电平逆变拓扑具有使用开关器件数量少、电压应力低、调制策略简单等优点。实验测试结果证明了所提五电平逆变拓扑在不同工况下的可行性与有效性。     

混合级联多电平逆变器研究

在传统的级联多电平逆变器的基础上，提出了混合级联多电平逆变器拓扑结构及其相应的混合调制控制策略，针对传统的多电平逆变器存在开关器件电压应力过大的问题，提出了高电压低频阶梯波和低电压高频PWM相结合的混合调制控制策略，并对其逆变系统进行DQ变换建模及仿真研究。     

动态电压恢复装置的拓扑结构

介绍了利用多种储能元件实现动态电压恢复装置(DVR)的原理、结构,分析了化学电池储能、超导储能以及飞轮储能的优缺点,并指出直接由并联支路从电网获取能量拓扑方式目前更适合于实际工程应用.在低电压等级中,对二极管整流拓扑、高频隔离型拓扑等几种直接由并联支路从电网获取能量的拓扑方式进行了比较分析,精减低压系统中指出高频隔离型拓扑的优点和应用价值.在中压系统中,对五电平二极管箝位、飞跨电容型箝位、级联多电平以及混合级联多电平进行了特点分析,指出了级联型拓扑在以后的实际应用中的实用价值.通过对比归纳总结动态电压恢复装置目前的各种拓扑结构,对动态电压恢复装置的实际工程应用具有一定的指导意义.