错时采样空间矢量调制的级联型多电平变流器及其在并联有源电力滤波器中的应用

介绍了错时采样空间矢量调制的基本原理,讨论了组合变流器与级联型多电平变流器的等价关系,提出了错时采样空间矢量调制在级联型多电平变流器中的实现方法,并进行了实验验证.给出了基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构,设计了其交、直流控制系统,并以仿真和实验结果加以验证.仿真和实验结果表明,基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联有源滤波器可以在较低的开关频率下准确、有效地补偿负载谐波和无功功率.     

一种五电平航空有源电力滤波器

研究了一种应用于400Hz航空电网的并联型有源电力滤波器,其主电路采用了基于载波相移正弦脉宽调制技术(Carrier Phase Shift-Pulse Width Modulation,CPS-PWM)的H桥级联五电平变流器拓扑,适应了航空有源电力滤波器对容量和传输带宽的需求。在控制上,研究了一种基于直流侧电压反馈调节的电网电流直接控制策略。同时,为避免级联单元间直流侧电容电压不均衡,提出了一种新颖的均压控制方法。最后,在上述控制策略的基础上搭建了级联五电平航空有源电力滤波器系统的仿真和实验平台,结果表明该有源电力滤波器具有良好的补偿性能。     

多功能移动应急电源的控制与仿真研究

基于电力电子变流技术,将太阳能、风能等清洁能源应用于移动应急电源,采用H桥级联多电平结构组成主变流器。仿真结果表明,该变流器具有能够有效提高电能质量和适用于不同电压等级、不同频率负载等特点。同时,采用的H桥级联多电平拓扑结构与有源电力滤波器主电路结构相同,因此,该移动应急电源还具备有源电力滤波器功能,扩大了其应用领域,实用性强。     

单相级联H桥APF载波相移梯形波脉宽调制与电容电压平衡控制方法

针对电气化铁路谐波污染的电能质量问题,将载波相移梯形波脉宽调制CPS-TPWM(carrier phase-shifted trapezoidal wave pulse width modulation)策略引入到单相级联H桥多电平有源电力滤波器APF(active power filter)中,同时在单相级联多电平有源电力滤波器直流侧电容电压控制上采用内外层控制策略,以提高直流侧电压的均衡性和稳定性。结合数学分析,搭建3个单元模块的单相级联H桥多电平APF主电路和控制系统进行仿真验证。结果表明:所提方法能够有效抑制电气化铁路中的谐波电流,并且能提高各单元模块直流侧电容电压的稳定性和均衡性。     

混合级联多电平高压有源电力滤波器预研

针对高压有源电力滤波器,为了采用级联结构时在相同的级联数目下可以获得更多的电平数,同时提高输出功率等级,并且考虑到开关频率和系统补偿特性关系,采用一种混合级联多电平拓扑结构。该有源电力滤波器由可以等效为电压源与电流源的两部分串联组成,电流源部分为传统的PWM变换器;电压源部分由3个H桥逆变器级联构成,其输出电压的基波分量可以抵消电网电压,因此电流源部分的PWM变换器交流侧承受的电压很低,有功损耗小,从而可以提高PWM变换器的开关频率,从而谐波抑制的效果更好。其控制策略简单,易于实现。作为高压大容量有源电力滤波器预研,在单相电网电压有效值220V条件下,通过MATLAB仿真和实验结果证明了该拓扑的有效性和实用性。     

级联混合型有源电力滤波器的仿真研究

高电压等级电力系统中,大容量有源电力滤波器的谐波抑制性能主要受主电路开关器件耐压水平和工作频率的限制.提出一种由有源级联多电平逆变器和无源单调谐滤波器构成的混合型有源电力滤波器主电路拓扑结构以及该混合型装置主要参数的设计方法.由于无源滤波器的存在,稳态运行时,可以大幅降低有源部分的容量和耐压水平,同时分析了该混合型装置绝大多数基波电压由无源部分承担的原因.此外,有源部分级联结构的应用可以降低单个开关器件的耐压水平,获得较高的等效输出频率.对级联混合型有源电力滤波器主电路及其控制系统进行仿真,仿真结果验证了所提方案的特点以及良好的补偿效果.     

改进型混合级联多电平有源电力滤波器的研究

针对高压有源电力滤波器,为了减小有功损耗且提高补偿性能,提出一种改进型混合级联多电平拓扑结构,等效为电压源与电流源相串联。电压源由混合级联27电平变换器构成,其输出电压的基波分量与高压配电网电压相抵消,从而为电流源的运行提供了很低的电压环境。电流源由PWM变换器构成,其额定功率很小,IGBT开关频率较高,从而使得有源电力滤波器具有极好的补偿性能。有源电力滤波器的主要功率由开关频率50/60 Hz的方波变换器输出,从而使得有源电力滤波器的总损耗很小。理论分析与仿真结果证明了该新型拓扑结构的有效性。     

大容量有源滤波器的拓扑结构分析

为提高有源电力滤波器的容量并改善其补偿性能,从现有各种大容量有源电力滤波器的拓扑结构入手建立其数学模型,分析了各种结构的补偿原理并比较了它们的性能特点。研究结果表明:有源无源混合滤波器较适合于已安装了无源滤波器的场合,级联型多电平结构较适合于大容量的有源电力滤波器且该结构也是未来有源滤波技术发展的主要趋势。     

基于级联型错时采样空间矢量调制多电平变流器的APF研究

该文提出并分析了错时采样空间矢量调制(STS—SVM)技术的工作原理及其在级联型多电平变流器上的实现方法。实现的多电平变流器结合了STS—SVM和级联型多电平变流器两者的优点，使用元件数目少、直流侧均压容易实现、易于模块化设计和调试，实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过仿真研究了级联型STS-SVM多电平变流器在有源电力滤波器中的应用特点。     

CPS-SPWM在级联型有源电力滤波器中的应用

提出了基于载波相移-正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H桥型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景.文中给出了载波相移技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法,并将其应用在并联型有源电力滤波器(APF)中,对直流侧总电压闭环电压控制的原理进行了验证.仿真和实验结果表明,该并联型APF系统在低开关频率情况下能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。     

基于高频隔离的负序级联式补偿电路拓扑

提出了一种可以级联应用于高压场合的负序电流补偿电路拓扑。此电路通过内部相互耦合的高频隔离变压器进行负序能量交换,实现了对于三相四线制或者三相三线制中不平衡电流的补偿。这种拓扑克服了传统按照星型连接的电压型H桥级联构成的APF应用于高压系统中无法进行负序电流补偿的缺点,实现了相间能量交换,并且能够在单级和多级级联后均可进行无功,谐波和负序电流的补偿。系统通过三绕组变压器降低了直流侧电容电压的二次脉动,减小了所需电容量。文章通过对两级级联系统的仿真,证实了电路拓扑的可行性,所构建的小功率实验平台进一步验证了所提出方案的有效性。     

级联型中压有源电力滤波器的研究与实现

中压和低压配电网的有源电力滤波器(APF)在检测方法和控制方法理论上是一致的。然而,受电力电子主电路电压和电流容量的限制,中压配电网的APF尚处于研究阶段。目前广泛研究的中压APF主电路结构形式主要有有源无源混合结构和多电平级联结构两种。在分析以上两种结构的特点基础上,采用一种带隔离变压器的级联型多电平逆变器作为APF主电路,具有结构简单,直流电压容易控制等显著特点。并将多载波调制和滞环电流矢量控制方法应用于实际实验装置,实验结果证明了结构和控制方法的可行性。     

中压有源电力滤波器主电路拓扑结构研究

目前,广泛研究的中压有源电力滤波器(APF)主电路结构有2种:有源无源混合结构和多电平级联结构。在分析这2种结构特点的基础上,提出一种带隔离变压器的级联型多电平逆变器作为APF主电路,采用多载波脉宽调制(PWM)控制,输出由一系列阶梯变换的脉冲方波组成,非常接近正弦波。该电路具有结构简单、直流电压容易控制等特点,仿真试验验证了其可行性。     

级联H桥APF软启动方式的研究

针对级联H桥多电平有源滤波器APF(active power filter)在投入电网启动过程直流侧电容电压上升对级联APF的冲击问题,在不改变级联拓扑结构的前提下,提出一种适用于级联APF的软启动方式。整个软启动过程包括预充电阶段、升压充电阶段和切除充电电阻阶段,可以有效地将级联APF的电容电压充电至设定值,不会对APF造成冲击。级联H桥七电平仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于SPWM的多电平级联型变流器的应用综述

在现有的多电平交流器中,级联型变流器以其结构简单、控制方式简便的优点在高压、大容量的工业领域得到越来越广泛的应用。本文对其基本的拓扑结构、控制策略、以及研究现状进行了讨论。并提出一种在中、高电压电能质量综合治理领域运用级联型多电平变流器的构想。     

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿电压控制器的设计

为了提高静止同步补偿器的耐压水平和容量,尽量限制系统谐波失真,同时减少逆变器的附属设备,设计了一种新型级联式电压源逆变器构成的静止同步补偿电压控制器,并对该控制器的运行进行了研究。根据该级联式三相三电平电压源逆变器的拓扑结构,该静止同步补偿器可以在没有变压器的情况下运行,并可以限制谐波失真到一个非常小的值。同时,给出了由级联式多电平电压源逆变器构成的静止同步补偿器的运行原理。     

混合级联型多电平逆变器的研究

提出了一种混合级联型多电平逆变器拓扑结构,给出了逆变器的控制方案。仿真结果表明,逆变器能够以较低的开关频率输出接近于正弦波的电压且只有很低的共模电压。     

A new generalized switched diode multilevel inverter topology with reduced switch count and voltage on switches

This article presents a new multilevel inverter topology with reduced power switches. The proposed topology composes of several series connection of basic unit for obtaining a required output voltage level. The proposed topology can operate in symmetric condition. The proposed topology is connected in a cascaded structure to produce a higher number of output voltage levels. The proposed cascaded structure is optimized with the minimum number of components for the maximum number of levels. To prove the superiority of the proposed multilevel inverter topology, different technical parameter comparisons are carried out with recently developed multilevel inverter topologies from the literature. The calculation of total standing voltage is examined for the proposed topology. The operation of the proposed topology is tested and verified for nine-level output voltage. The simulated results are carried out, and it is strengthened by the real-time prototype results.     

T型H桥级联多电平变换器的改进型脉宽调制策略

针对T型H桥级联变换器的拓扑结构及其调制策略进行分析和研究,提出了基于载波移相脉宽调制(CPS-PWM)的改进型调制策略。以单极倍频CPS-PWM所得的虚拟五电平波形作为T型H桥的输出目标,结合T型H桥变换器输出不同电平时的开关模式,遵循"改变最少个数开关管状态来实现输出电平改变"原则,逆向推导T型H桥变换器的PWM信号,并在此基础上给出基于T型H桥单元级联多电平变换器的调制策略。搭建了基于T型H桥级联的单相静止同步补偿器(STATCOM)样机,分析了T型H桥上、下电容均压策略,最后通过仿真和实验结果验证所提调制策略以及电容均压策略的正确性和可行性。