三电平逆变器SHPWM谐波特性的研究

基于二极管箝位型三相SHPWM三电平逆变器的主电路拓扑和工作原理，分析了采用双重傅立叶级数方法的三电平逆变器的谐波特性，并与两电平逆变器的谐波特性进行了比较，给出了Pspice仿真和实验结果．分析和仿真结果均证实了三电平逆变器的诸多优点．     

新型单电源两级逆变器及其调制策略

研制一种新型单电源供电两级逆变器电路,该电路拓扑结构包括2个并联的Boost变换器的前级电路和三电平逆变后级电路,采用对称平顶波DPWM1作为后级电路的调制波形,分析直流侧四路电平的电流关系和前级电路工作的原理;并分析不同电平下该逆变器拓扑结构电路的工作原理和控制策略;仿真分析结果验证了该电路的正确性和可行性,表明该电路具有工作电压范围宽,成本和损耗低、使用价值高等优点。     

三电平逆变器控制方式性能比较

介绍了二极管钳位式三电平逆变器电路拓扑及控制策略,在Matlab／Simulink下进行建模与仿真,通过比较三电平逆变器输出电压和输出电流及其谐波特性,分析了同相层叠载波控制方式和反相层叠载波控制方式的优缺点,为以后进一步研究打下基础．     

一种三电平光伏并网逆变器SVPWM的优化算法

三电平逆变器具有耐压等级高、谐波含量低、开关损耗小等优点,应用于光伏并网发电领域能提高系统的容量和效率,但是其空间矢量调制（SVPWM）存在运算复杂、实现困难等问题.文章介绍了三电平光伏并网逆变器的主电路结构和工作原理,并针对其SVPWM算法的复杂性,提出一种三电平SVPWM的简易算法,将三相正弦调制波修正到两电平下,利用零序分量注入法实现两电平下的SVPWM调制并反修正到三电平,使得运算量大为化简.搭建10kW三电平光伏并网逆变器实验平台,实验结果证明了本文提出的简易调制策略的正确性.     

T型三电平逆变器在不间断电源中的实现

针对两电平不间断电源（UPS）输出电压总谐波畸变率高的问题,本文设计的单相T型三电平不间断电源有效的降低了输出电压总谐波畸变率。首先根据开关频率和电压应力的要求,对T型三电平逆变器的开关器件和LC滤波器进行了硬件设计。然后,在开关函数模型中加入零电平电压,使逆变器输出三电平电压,有效的减少了输出电压中谐波的含量。最后,通过MATLAB/SIMULINK的仿真和6 kW不间断电源样机在阻性负载、非线性负载下的实验;得到了实验波形和0.23%的输出电压总谐波畸变率,结果验证了硬件设计的正确性,输出电压总谐波畸变率低于IEEE标准中5%的要求。     

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.     

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.     

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。     

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。     

FPGA实现的三电平SVPWM变频器

在分析三电平逆变器控制要求的基础上，利用现场可编程门阵列（FPGA）技术开发了一种三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制集成电路，为交流驱动提供了一种简单有效的方案，同时人出了仿真和试验结果以验证该电路的可行性。     

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。     

基于DSP的三电平逆变器直接功率控制的研究

介绍了二极管箝位式三电平逆变器主电路的拓扑结构,并针对该结构设计了基于 DSP的逆变控制器的硬件电路和软件流程.设计方案应用了直接的功率控制方法,简化了参考矢量的合成和作用时间的计算,而且易于实现数字控制.     

三电平逆变器驱动的IPMSM模型预测电流控制系统研究

三电平逆变器拓扑结构简单、所用器件较少且每个功率管所承受的电压应力小,适用于高电压、大容量的场合.相比于传统两电平逆变器,三电平逆变器输出电平的数量从2变成3,输出的电压电流谐波含量低,波形正弦度更好.本文提出内置式永磁同步电机模型预测电流控制算法,以提高控制系统电流动态响应速度,并针对该算法在控制系统中产生的时间延迟,引入二阶延迟补偿策略.对以上内容建立系统仿真模型,仿真结果表明:三电平逆变器相比两电平逆变器输出电流波形谐波含量更小、电机的动态及稳态性能更好.     

三电平逆变器空间矢量控制算法比较研究

对三电平逆变器（SVPWM）经典算法和改进算法中电压空间矢量所在的扇区判断、所在的三角形的判断进行了详细的研究,并在确定了矢量所在的位置后根据伏秒特性计算各矢量的作用时间。最后,通过MATLAB对三电平逆变器在空间矢量控制算法下产生的线电压和相电压进行了仿真,并对其产生的谐波进行了分析,通过比较证明了三电平和两电平相比,三电平输出谐波分量较少,能够产生较高的功率质量。     

基于20-sim的三电平逆变器的键合图模型及仿真

多电平功率变换技术难以建立精确的模型,阻碍了相关研究的发展。本研究从能量域角度出发,利用键合图理论及受控结点的思想,建立了飞跨电容型三电平逆变器的键合图模型,并在20-sim平台中进行了仿真实验,验证了该模型的准确性和有效性。     

三电平逆变器空间矢量控制算法比较研究

对三电平逆变器(SVPWM)经典算法和改进算法中电压空间矢量所在的扇区判断、所在的三角形的判断进行了详细的研究,并在确定了矢量所在的位置后根据伏秒特性计算各矢量的作用时间.最后,通过MATLAB对三电平逆变器在空间矢量控制算法下产生的线电压和相电压进行了仿真,并对其产生的谐波进行了分析,通过比较证明了三电平和两电平相比...     

三电平逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制研究

针对临近空间飞行器电驱动系统的高效控制问题,构建一种三电平逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统,以减少输出电流的谐波含量,降低转矩脉动,提升驱动系统整体效率。针对三电平逆变器空间电压矢量调制(SVPWM)实现复杂的问题,通过对大、小电压矢量选择的归纳研究,利用矢量的对称性和归一化处理方法,提出一种易于通过可编程器件实现的简洁计算方法,实现不同扇区的统一计算;构建参考矢量的复数表达形式,利用极坐标相角信息简化扇角区间判别。采用Matlab/Simulink分别构建传统两电平逆变器和三电平逆变器直接转矩控制系统进行对比分析,仿真结果验证了该算法在减小电流谐波和削弱转矩脉动方面的有效性。     

无死区效应的TNPC型三电平SVG

为了降低静止无功发生器SVG的导通损耗,在SVG中引入TNPC型三电平主电路,构建了TNPC型三电平SVG的总体方案。在分析TNPC型三电平主电路工作状态和死区效应的基础上,提出了无死区效应的三载波层叠PWM控制策略。该方法采用上、下两层载波,每层载波均包含原载波、相位超前和相位滞后载波,超前与滞后的相位与死区时间有关。推导了在不同工作状态各功率开关器件的驱动信号和调制波与三载波比较所得信号的逻辑关系。建立了TNPC型三电平SVG仿真模型,搭建了相应实验平台,仿真与实验结果表明该方法在补偿后电网电流电压同相位,功率因数提高,证明了该方法的有效性和正确性。表明引入无死区效应的TNPC型三电平SVG具有更好的无功补偿能力,同时避免了死区效应带给SVG的不利影响。     

Research of Wavelet Modulation for Single-Phase Three-Level Inverter

单相三电平逆变器小波调制策略的研究

刘洪臣,范国磊,苏振霞

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001）

创新点说明：

提出了单相三电平逆变器的小波调制策略,提高了输出电压的基波含量,降低了输出电压的谐波含量。

研究目的：

将小波调制应用于三电平逆变器中,降低输出电压中的谐波含量。

研究方法：

1.小波调制策略从两电平逆变器扩展到三电平逆变器;

2. 通过理论分析三电平逆变器小波调制策略的输出电压基波和谐波含量,证明其方法的优越性;

3. 通过仿真和实验对所提方法的正确性进行了验证。

结果：

基于小波调制的三电平逆变器的输出电压的基波含量高,谐波含量低;

结论：

三电平逆变器小波调制的输出电压谐波含量小、基波幅值大,能很好的改善输出电压质量,并且开关频率低,算法简单,易于实现。对于小波调制策略而言,研究表明小波调制总采样组数D与电压谐波畸变率存在非线性关系,因此当选择适当的采样组数D时,逆变器的开关频率、开关损耗及谐波畸变率将很小。

关键词：小波调制;三电平逆变器;谐波含量;基波

     

新型三相三电平光伏逆变器开路故障检测与容错控制的研究

为提高三电平光伏逆变器运行的可靠性，提出基于改进型电流流通路径开路故障检测和电压空间矢量冗余容错控制方法。首先，以三相三电平光伏逆变器拓扑结构为基础，详细地分析了各部分功率器件发生开路故障后电路电流流通路径，利用流过钳位二极管和负载的电流以及开关器件的切换状态进行故障检测，通过短时间内注入欠励磁无功电流对故障类型进行分类。然后，从理论上探索不同位置的功率器件发生开路故障后逆变器电压空间矢量的变化情况。根据逆变器故障后电压空间矢量的分布规律和逆变器自身的冗余矢量完成容错控制。提出的方法无需额外的硬件成本和复杂的计算，故障检测和容错控制速度快。最后，搭建一台额定功率为10 kW的样机验证提出方法的有效性和可靠性。