一种基于三电平矢量调制波的多电平调制方法

以五电平为例简述了多电平空间矢量调制（SVM）的实现方法，在此基础上分析了多电平SVM与多电平载波调制的联系和区别，指出多电平SVM比载波调制在开关组合的选择上更加灵活，使得多电平SVM更有利于输出电压波形的优化和输入直流侧的功率平衡，但是多电平SVM的实现相对复杂。因此文中提出了一种改进的多电平调制方法，该方法基于三电平矢量调制波，折衷了多电平SVM和载波调制的优缺点，既利用了SVM在调制波过零点附近增加开关次数来减小输出电压波形畸变的优点，又可以通过三电平矢量调制计算出调制波，使用载波调制的方法实现，使得该方法的计算量不会随着电平数的增多而大幅度增加。所建立的五电平实验模型验证了该方法确实可行。     

一种新型级联多电平单相空间矢量调制研究

采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的级联H桥多电平逆变器,由于电压矢量数目过多,导致PWM发波时间计算困难及电压矢量选择复杂。对此研究了一种优化单相空间矢量级联多电平控制算法,将二维坐标空间矢量映射到一维坐标轴上,并根据对称原则选择扇区矢量,减少级联单元输出功率不平衡率,计算结果表明采用新的SVPWM算法可实现功率单元均衡输出。实验结果表明,所研究的算法实现了单相级联多电平SVPWM的简化,输出电压波形畸变率较小。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量调制方法

提出了一种新的多电平逆变器的参考电压分解理论 ,将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量。针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题 ,提出了一种新型的基于参考电压矢量分解理论的多电平逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成 ,这样 ,多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题 ,计算过程十分简单和快速。另外 ,通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态 ,以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目 ,仿真结果验证了它的有效性。     

级联型逆变器的空间矢量移相调制方法

为简化级联型多电平逆变器空间矢量PWM算法,提出了一种基于单元矢量移相叠加的空间矢量PWM控制方法（Phase Shifting Space Vector Modulation,PSSVM）,采用数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）和可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device,CPLD）实现了对三单元级联型七电平逆变器的PSSVM控制,实验结果表明该控制方法可行,而且与传统多电平SVM方法相比,计算简单,易扩展。     

单相级联型多电平逆变器一维空间矢量调制方法

电压空间矢量脉宽调制算法在应用于多电平变换器场合时存在计算复杂、扩展性差的缺点。针对单相级联型多电平逆变器,结合错时采样原理,提出一种简化一维空间矢量调制算法。通过简单运算可以得到一维电压矢量的选取和相应的作用时间,并合理选择优化的开关导通序列,同时利用冗余开关状态实现死区,有效地避免了桥臂直通的危险。仿真和实验结果证明了本文提出调制方法的正确性和可行性。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量控制方法

提出了一种新的多平逆变器的参考电压分解理论，将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量，针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题，提出了一种新的基于参考电压矢量分解理论的多电逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成，这样，多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题，计算过程十分简单和快速，另外，通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态，以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目，仿真结果验证了它的有效性。     

基于两电平线性输出的级联型逆变器过调制算法

应用于级联型逆变器的传统多电平空间矢量调制技术往往只考虑线性调制区的实现方法,在功率单元直流电压下降的情况下不能调整为过调制算法,然而在基波电压幅值不变的要求下,仍采用线性调制方法会出现零矢量作用时间为负数的不利情况,对现场运行不利。采用的错时相差两电平空间矢量脉宽过调制技术(space vector pulse width modulation,SVPWM),利用错时相差技术将多电平SVPWM变为在每个采样点仅需控制某层功率单元左右桥臂矢量的两电平SVPWM,简化了矢量区域的判断时间;同时把相关的多电平过调制问题简化为两电平过调制算法。仿真和实验表明,该过调制算法在保证谐波含量比较小的前提下,可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,且能保证基波电压的幅值随调制比线性输出,直至六阶梯波时的最大输出值,很适合于级联型逆变器的过调制运行。     

用于级联型结构的三电平SVM研究

由于H桥可输出±,0三种电平,故级联型结构一层类似于三电平中点箝位(NPC),可采样三电平空间矢量调制(SVM).简化分解算法可将三电平矢量分解为两电平矢量,通过类比左、右桥臂组矢量,可得到适用于级联型三电平逆变器的具体调制算法.为平衡左、右桥臂组开关频率,通过对负电平进行调整,派生出一种调制算法.实验结果验证了这两种三电平SVM应用于级联型结构的有效性,并在开关频率和谐波含量等方面有一定优势.     

多电平逆变器新型空间矢量调制算法

多电平逆变器空间矢量调制过程繁琐,基于参考电压分解理论,提出了一种适用于任何电平数逆变器的新型空间矢量调制算法。该调制算法将六个扇区内参考电压归一化至第一扇区,然后将参考电压直接分解至两电平,代入两电平空间矢量调制算法计算矢量作用时间,由两电平开关状态作用顺序进行反修正得到第一扇区等效开关状态,再经过反归一化获得六个扇区内开关状态作用顺序。实验结果验证了算法的可行性和有效性,且调制过程简单,易于实现,占用处理器资源少,实时性高。     

单相多电平逆变器空间矢量调制技术及其应用

将空间矢量调制引入单相多电平逆变器之中,提出了单相多电平空间矢量调制技术.根据单相多电平逆变器的一般模型,给出了其空间矢量图,推导了单相多电平空间矢量调制技术的调制原理.以混合级联七电平逆变器为例,采用单相多电平空间矢量调制,实现了两种调制算法的仿真和试验.仿真和试验结果表明,单相多电平空间矢量调制技术将复杂的开关状态...     

新型模块化多电平变流器 在电力系统无功补偿中的应用研究

模块化多电平变流器(MMC)是一种新型的多电平电压源变流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成。随着子模块增加,其空间矢量调制算法也越来越繁杂。提出一种基于60°坐标系下MMC任意电平逆变器的空间矢量脉宽调制通用算法;并将模块化多电平变流器并联接入电力系统中实现无功补偿技术,实现了内环解耦控制和外环的子模块电容电压平衡控制,最后通过仿真结果验证了60°坐标系空间矢量脉宽调制算法和该无功补偿装置控制算法的正确性和扩展性。     

多电平逆变器直流侧电容电压的平衡与控制

多电平逆变器能产生多阶梯、低失真电压波形，特别适合于大功率高电压场合。二极管箝位式多电平逆变器（DCMLI）因无需独立的直流电源来维持每级电压而备受青睐。但该逆变器存在直流侧电容电压的不平衡问题，因而未能在有功功率变换中得到广泛应用。针对这一问题，文中提出一种适用于n电平DCMLI的电容电压动态平衡控制算法，该算法基于空间矢量PWM(SVPWM)法，用电容电压偏差值与各冗余开关状态下的电容电流预测值的乘积作为衡量电容电压偏离其平衡基准值程度大小的准则，通过选取使电容电压偏离程度最小的冗余开关状态来维持电容电压平衡并产生所期望的输出电压波形，但同时要舍去某些导致电容电压本质不平衡的特殊空间矢量。以5电平DCMLI为例，仿真验证了该算法的有效性。     

基于子模块组合的模块化多电平变换器简化空间矢量调制策略

调制策略对模块化多电平变换器MMC（modular multilevel converter）的稳定运行有着至关重要的作用。针对空间矢量调制SVM（space vector modulation）策略应用在MMC中存在计算复杂度高的问题,提出了一种简化的SVM控制策略。首先,将子模块分组构成子单元,使用三电平SVM对每一个子单元进行控制。其次,将相邻子单元的采样时间均匀地错开,以实现MMC多电平输出,降低输出电压和电流的谐波含量。最后,结合电容电压排序策略对子模块进行灵活控制,保证子模块电容电压的均衡。所提出的调制策略在子模块数量较多的MMC拓扑中实施简单,计算复杂度低,控制灵活性高。实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制的通用算法

针对模块化多电平换流器提出了一种多电平空间矢量脉宽调制的通用算法。结合模块化多电平换流器的结构特点和运行原理,分析了其空间矢量状态;以降低开关损耗和输出电压波形畸变率为目标,确定了冗余电压矢量的选择方法、电压矢量的最优合成顺序和广义零矢量作用时间的最优分配方法;基于2电平空间矢量脉宽调制,推导了多电平和2电平电压矢量之间的作用时间转换矩阵,多种电平数下的仿真结果证明了算法的正确性和可扩展性。     

开关损耗优化的级联型逆变器全区域空间矢量调制策略

利用错时采样技术将级联型逆变器的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化为逆变器各层采样点相互错开,每个采样点仅需控制某层3个功率单元的分解三电平SVPWM调制;通过分析功率单元H桥电路的内在关系,本文从三电平短矢量的6种冗余开关形式中选出一种开关损耗最优的开关动作序列;推导出逆变器正常运行状况下的线性调制策略,以及故障运行状况下维持输出基波电压不变的三电平过调制策略;最后利用傅里叶级数推算出线性调制和过调制区域内输出基波和谐波电压幅值的计算公式。通过样机实验表明,本文提出的调制策略在保证开关损耗最优的前提下,不仅可以应用于线性调制区域,而且也可以应用于过调制区域,同时两个区域内都能保证基波电压的幅值随调制比成线性输出关系。在功率单元直流电压下降或部分功率单元故障旁路时,使用过调制策略可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,直至六阶梯波时输出最大值;同时,相应过调制算法易于软件实现,是一种适用于级联型逆变器的全区域调制方法。     

多电平逆变器载波调制与空间矢量调制的等效关系

目前对于载波调制和空间矢量调制这两种调制方法之间的关系在多电平领域尚缺乏系统的理论分析与比较。文中在一种通用的多电平空间矢量调制算法的基础上,对多电平空间矢量调制和载波调制方法的开关状态及其作用时间分别进行了详细的解析分析,系统地研究并证明了当采用同样的参考电压时,两种方法之间是完全等效的,并且分析方法和结果普遍适用于任意电平数目的情况。进一步分析了这两种调制方法之间等效关系的本质,通过具体试验结果和应用示例验证了这种等效关系并说明了这种等效关系的意义。这两种多电平调制方法之间的等效关系将使多电平脉宽调制控制策略可以在一个统一的体系下进行研究。     

Robust space vector modulation technique for unbalance voltage disturbances

Space vector modulation (SVM) is one of the most popular PWM techniques used in multilevel inverters. The calculation of reference vector location is very important for SVM technique to obtain exact switching times and to determine correct space vectors. Balanced/unbalanced voltage disturbance occurred in a three-phase system affects the switching times and output voltage of the multilevel inverter. In this study, effects of the disturbances such as line–line faults, balanced and unbalanced voltage sags/swells to SVM technique are investigated and a new technique derived from Clarke transformation is proposed. The effects of disturbances are minimized with this new method. Power System Computer-Aided Design is used to simulate the proposed test system.