4种模块化多电平逆变器调制策略对比分析

介绍了模块化多电平逆变器,分析了环流抑制方法以及子模块间电容电压平衡策略.在多电平结构的调制策略中,选取载波重叠调制方式、最佳电平逼近调制方式和载波移相调制方式以及一种PWM(pulse width modulation)和最佳电平逼近相结合的混合调制策略,在Matlab/Simulink中搭建三相带对称负载逆变系统仿真平台,改变调制策略得到相关结果和参数,得到了输出电压波形的波形图和FFT(fast Fourier transformation)分析结果,分析了其谐波成分的不同规律,相互比对后发现从不同的标准来衡量调制策略的优劣时,排序结果有差异,为根据实际情况适合采用哪种调制策略提供参考.     

多电平逆变器准最优脉宽调制方法

多电平变换器是高压大功率应用领域的研究热点,文中针对多电平载波PWM技术中电压调制深度低和基波幅值小的问题,提出了一种新颖的多电平准最优PWM法,分析了输出最大电压调制深度、基波幅值和谐波畸变率等,同时给出了输出电压开关切换角、最优调制波形等的求解方法,并进行了计算机仿真。结果表明,该方法极大地提高了输出电压调制深度和基波幅值。     

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。     

级联多电平逆变器在有源电力滤波器中的应用研究

为提高功率变换装置的电压和功率等级,多电平技术是一个重要的解决途径。将H桥级联型变流器应用于并联有源电力滤波器,分析给出了相应的数学模型,并基于瞬时无功功率理论在谐波和无功电流的提取方面进行了改进,其PWM控制方法仍采用传统的三角波调制,并通过仿真得到了验证。     

模块化多电平换流器常用调制策略的对比分析

模块化多电平换流器(MMC)常用调制方式包括载波移相调制(CPS-PWM)、载波层叠调制(CLS-PWM)以及最近电平逼近调制(NLM)。为提高MMC工作效率,方便针对不同应用条件选取合适的调制方式,本研究采用Matlab/Simulink虚拟仿真方法,对以上调制方式从开关频率、谐波分布、谐波畸变率等方面进行仿真,并对仿真结果进行比较,得到结论:CPSPWM方式在MMC电平增多后更便于滤波,但算法也更加复杂,较为适用于十几电平或者二十几电平场合;CLS-PWM中的三种方式在电平增高后,谐波仍较为分散,但在十电平以下时就能达到较低的谐波畸变率,适合应用于电平数不多的场合;NLM开关损耗小,调制简单,但波形质量在电平数少的时候相对较差,在高电平时较为适用。     

级联多电平逆变器在STATCOM的应用研究

随着多电平变换器在高压大功率方面的广泛应用,针对目前静态同步补偿器(STATCOM)存在的问题,提出了将级联多电平逆变器作为STATCOM的主拓扑,运用相移SPWM(PSSPWM)进行调制的解决方案,该方案既能省去庞大笨重的变压器,减小功耗;还可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量.文章详细阐述了其工作原理和控制方法,并通过MATLAB仿真实验验证了方案的可行性.     

基于MATLAB的多电平高压变频器的仿真研究

级联式多电平变频器具有输出波形好、谐波含量低、无需滤波器等特点.在介绍级联式多电平变频器工作原理的基础上,对多载波控制算法进行了分析和研究.为了降低系统的研发成本和加快系统研发进程,使用MATLAB软件进行系统建模与控制算法的仿真.结果表明,级联式变频器能够有效抑制电压变化率和共模电压.且谐波含量低.仿真结果与理论分析一致,验证了MATLAB软件应用于多电平变频器系统分析的可行性,为研究分析级联式变频器提供一条新途径.     

基于加权分数傅立叶变换的混合载波码分多址多天线系统

为实现与现有码分多址(CDMA)多天线系统的兼容,提出了一种基于加权分数傅立叶变换的混合载波CDMA多天线系统。本系统在某阶分数傅立叶变换域上采用CDMA技术对发送信号进行序列扩展,对扩展后的信号进行空时分组编码后将信号映射到对应的天线端口上去。通过选择特定的参数,本系统可以转换为单载波或多载波CDMA多天线系统。同时,本系统与现有的单载波和多载波系统相比,信号能量分布更为均匀,从而可以有效地抵抗信道衰落,取得更优的系统误码性能。     

基于MMC的分布式潮流控制器控制策略

为响应电力系统高压大功率的发展趋势,将模块化多电平换流器引入到分布式潮流控制器,并提出了一种基于模块化多电平换流器的分布式潮流控制器控制方法,其中并联侧基于模块化多电平拓扑结构的三相换流器应用了前馈解耦控制以及最近电平逼近调制策略,而并联侧单相换流器则提出利用三次谐波作为能量传输通道,为串联侧变流器电容充电提供能量。串联侧的单相换流器采用了dq解耦和PWM控制。在PSCAD/EMTDC中建立了基于21电平模块化多电平换流器的分布式潮流控制器系统,仿真结果表明了控制策略的可行性。     

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响系统性能。首先,本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理,得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后,提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的环流抑制策略,该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制,采用比例积分（proportional integral,PI）控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量,采用准比例谐振（proportional resonant,PR）控制环流的零序2倍频分量。最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型,将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振（proportional integral resonant,PIR）控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明：在单相非金属接地故障时,与其他3种环流抑制策略作对比,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA,将谐波畸变率降低到0.03%,表明所提策略的优越性;同时在两相非金属接地故障时,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA,谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。     

静止无功发生器的新型调制方式

针对利用等时间间隙,不等高电压调制消除SVG产生的谐波电压过程中,调制不灵活且不利于大规模生产的问题,依据PWM原理,Fourier变换,提出了一种等高不等时间间隙的电压调制方式,并对此方式进行了原理分析和谐波分析,推导出开关角度通式,选取不同电压峰值和级数进行方波叠加．用MATLAB软件进行的数学仿真结果表明,这种方法能减少谐波电压的产生,使输出电压波形接近正弦波．     

数字保护中两种算法的比较研究

针对信号中非周期分量、频率偏移、分数次谐波和初相角变化对基波分量计算精度的影响,对卡尔曼滤波与全周傅氏算法进行了分析比较。仿真试验中的线路模型采取了依频线路模型,因此更接近实际情况。对各种故障进行大量的仿真试验,得出的结论是卡尔曼滤波在精度和速度上要优于傅氏算法。此结论对工程实际应用具有一定的指导意义。     

供电线路高次谐波的抑制

为保证电网和用电设备的安全可靠,本文提出了改善供电结构、增加变流装置的等效脉波数、采用多重化技术和PWM型逆变器等六项抑制谐波的措施,以把电网电压正弦波畸变率限制在规定的范围内。     

Prony算法在电网故障分析中的应用

傅立叶算法能够在电力系统发生故障时较为准确地得到工频分量,但该算法存在频谱泄露现象,从而对故障信号不能够精确地分析.通过对Prony算法进行理论分析,搭建PSACD仿真模型并提取信号中工频分量,且与傅里叶算法进行对比可知,Prony算法可以精确检测到故障信号的相位、振幅、频率和衰减因子,相对于传统的信号分析方法如傅立叶算法,Prony算法在快速故障分析中具较好的应用前景.     

基于三角函数神经网络的电动汽车充电电流谐波分析方法

为了快速、准确地检测电动汽车充电的电流谐波,提出了基于三角函数神经网络的电流谐波实时分析方法。利用权重对电流的谐波分量进行估计,建立电流谐波分量参数与权重的关系,在学习中采用负梯度下降法更新权重,求取三角函数神经网络的最优权重,从而快速、精确地估计系统谐波分量的幅值、相角等相关参数。通过MATLAB对所提出方法进行仿真分析,并与快速傅里叶变换（FFT）方法进行对比,结果表明,所提方法鲁棒性较好,能够更加快速、准确地检测电流的各次谐波成分。     

广义加权分数傅里叶变换两分量组合抗衰落技术

为了在不改变载波体制的情况下,提升传统单载波（Single Carrier,SC）和多载波系统（Multi-Carrier,MC）的抗衰落能力,本文利用广义混合载波（Generalized Hybrid Carrier,GHC）系统在信号设计方面的高灵活性,提出基于广义加权分数傅里叶变换（Generalized Weighted Fractional Fourier Transform, GWFRFT）的两分量组合抗衰落方案.针对SC系统,所提两分量方案包含时域和时域反转两个分量,可以有效提升系统抗时间选择性衰落的能力;针对MC系统,所提两分量方案由频域和频域反转两个分量组成,能够有效提升系统抗频率选择性衰落的能力.为了充分挖掘两分量组合信号的潜力,本文对这种信号形式获得性能优势的机理进行了分析.分析结果表明,两分量之间的功率分配和同一符号在两分量中所经历衰落的独立性是影响两分量信号性能的关键因素.鉴于此,本文提出两分量等功率设计和半码块反转方案,进一步优化了两分量组合信号的性能.在此基础上,本文给出两分量组合信号生成方法,并分析其实现复杂度和频谱特性.仿真结果表明,两分量组合方案可以在不占用额外时间和频谱资源的前提下,实现对传统SC和MC系统抗衰落性能的有效提升,而基于分量等功率分配和半码块反转的优化可以进一步增强这种性能提升的效果.