并联多电平注入式电流源型变换器的新型拓扑

根据多电平注入交直流变换原理,设计了一种新的并联多电平注入式电流源型变换器拓扑结构,注入开关的导通电流为直流输出电流与电平数的比值.新型拓扑中每个注入支路单元由2个等效开关和1个独立电抗器构成;同一注入单元的开关交替通断;不同注入单元的开关采用状态遍历的开关控制方法,使处于通态的各单元开关平均分配直流输出电流.以三电平为例,对系统电压、电流波形及开关控制方法进行了论述,并在PSCAD/EMTDC软件环境下进行了仿真,分析与仿真结果表明了新型拓扑的良好特性.与现有的并联多电平注入式电流源型变换器拓扑结构相比,新型电路结构中注入单元开关器件的电流容量和开关通断时的电流变化率降低;各注入单元支路开关通态时间延长.     

一种新型并联三电平注入式电流型变换器拓扑

提出了一种三相并联型自换相三电平注入式电流型交直流变换器拓扑结构,给出了开关控制方案和进行了工作原理分析,该拓扑结构的电路完全满足多电平谐波注入原理的要求.基于PSCAD/EMTDC软件环境进行了仿真,验证了文中提出拓扑和控制方案的可行性.新型三电平注入式电流型变换器结构方便拓展到多电平,与现有的并联多电平电流型变换器拓扑结构相比,处于开通状态的注入电路开关平均分配直流输出电流,降低了对注入支路开关器件的电流容量的要求和开关通断时的电流变化率,为主桥开关提供了可靠的零电流开关条件,省去了设计制造大容量多抽头电抗器的不便.     

一种新型电流源型变换器

对直流纹波注入的概念进行了介绍,在此基础上对基于多电平注入式的新型电流源型变换器进行了分析,并且基于PSCAD/EMTDC的软件环境下进行了仿真分析。通过对九电平注入仿真波形的分析,总结了此新型拓扑结构和仿真波形特点,给出了具体的触发方法。此新型电流源型变换器融合了多电平、谐波注入和软开关的技术,不仅为主桥开关的切换提供了安全可靠的零电流条件,而且具有很好的谐波抑制能力,减少了交流侧安装大容量交流电容作为吸收电路的不便。由于注入电流的多级变换,所以减少了对注入开关容量的要求。     

具备零电流开关与谐波抑制的电流源型变换器新拓扑

为了克服传统电流源型变换器(current source converter,CSC)交流侧需要加装大容量交流电容器作为缓冲装置的缺点,将直流电流分配电路与传统并联式12脉波CSC相结合,研究了一种可以省去交流电容器并能有效抑制谐波的并联式7电平电流注入式电流源型变换器拓扑。该拓扑具有以下特点:通过开闭直流电流分配电路中的开关元件,将直流电流变换成2路幅值相同、相位互差30°、6倍于基波频率、7电平阶梯形周期变化且具有零值区间的三角波注入电流,两主桥开关元件在注入电流的零值区间内进行切换,实现了零电流开关(zero current switching,ZCS);变换器交流侧不需要配置大容量交流电容器,降低了设计成本,提高了系统的可靠性;主桥开关频率为50Hz的前提下,利用7电平阶梯形三角波注入电流可增加交流输出电流的电平数,改善了电流波形的谐波特性,使交流输出电流近似正弦波。另外还详细分析了新拓扑的工作机理,在PSCAD/EMTDC平台进行了仿真研究,搭建了实验平台,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。结果表明,所提出的新拓扑性能优良,结构简单,具有实用价值。     

大功率注入式电流源型变换器拓扑和模型

多电平注入式电流源变换器(CSC)采用注入式技术来降低谐波畸变率,保证了输出电流波形的质量,减少了器件应力的同时保证了主桥在零电流时换相,实现了真正意义上的软开关。这里给出大功率应用场合下多电平注入式CSC新拓扑以及注入式波形产生的开关触发时序,解决了常规CSC中的难题。最后通过仿真和实验验证了所提理论。     

全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器

本文在传统全桥电流源型AC-AC变换器的基础上,根据多电平技术的优点,在AC-AC变换技术中引入多电平技术,提出了一种全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器。该变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、输出只需电容滤波减小输出滤波器,提高了变换器功率密度等优点。分析研究了变换器的工作模式、稳态特性与电压瞬时值反馈控制策略。理论分析及仿真实验表明,该变换器输出电压波形质量好,滤波器前端获得三电平,减小了开关管电压应力。     

基于多级注入式电流源变换器的STATCOM建模与控制

介绍一种新型的多级注入式电流源变换器,这种变换器主桥实现了零电流切换,消除开关损耗的同时降低了对吸收回路的要求,简化了变换器与交流系统的连接,在换向期间网侧不需要大容量的交流电容。建立了基于多级注入式电流源变换器的STATCOM的数学模型,对STATCOM的非线性数学模型进行局部线性化。通过分析给出了控制策略框图,利用PSCAD/EMTDC对所建模型进行仿真,结果表明,该结构的STATCOM具有良好的动态、稳态特性,并验证了所提出控制策略的可行性。     

大功率强迫换相电流注入多级变换器新拓扑

工程应用中,大功率变换器大都采用电压源型变换器.为解决常规电流源变换器所遇到的难题,提出了一种注入式多电平电流源型大功率变换器.基于直流侧注入阶梯电流,采用交流侧输出理想正弦交流的注入方法,对变换器注入开关时序、交流侧输出电流和直流侧注入电流变化规律进行分析.研究结果表明,该变换器主电路功率器件的开关频率为工频,降低了开关器件的动态损耗;主桥功率器件在零电流时换相,实现了真正意义上的软开关技术;变换器交流侧不需安装滤波装置就能输出高质量的电流波形.     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术，针对1／4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1．158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

一种消除低压单元反向电流的混合多电平控制策略

近年来，混合多电平变换器由于可以减少级联的直流单元数而受到越来越多的重视，但其拓扑结构并没有由此而变得简单，这是因为最小单元的整流端需要采用PWM整流结构才能让能量回流，使得母线电压不至于太高。为了避免在最小单元的整流处采用可控元器件，本文采用了一种新的控制策略，可以让拓扑结构的每个H桥都参与PWM调制，同时它们的电压输出极性相同，因此低压单元就不会产生反向电流，也就可以采用二极管整流，结构就变得简单。为了提高电压利用率，采用了三次谐波注入的参考电压正弦波。最后给出了两种算法的仿真波形并进行了分析。     

一种可抑制输入不平衡的五电平注入式电流源型整流器

三相输入电压不平衡现象严重影响了多脉波整流器的正常工作,使网侧电流引入大量低次谐波。五电平注入式电流源型整流器拓扑通过规律性地切换四组注入开关器件,改变了注入支路平波电感端电压的分布,进而抑制了输入电压不平衡对系统电流谐波的影响。首先,分析了五电平注入式电流型整流器的工作原理,通过比较3种注入电路脉冲组合序列,指出采用组内循环脉冲可以有效减小注入电感的纹波电流幅值;其次,研究了拓扑对三相输入电压不平衡的抑制机理,并从系统等效容量的角度研究了本拓扑的优势;最后,通过仿真与实验证明了分析的有效性。     

面积等效原理的新型多电平变换器控制算法

提出一种新型的面积等效多电平控制算法,并应用到级联五电平和七电平变换器中,使输出波形最大程度等效于正弦波,并具有较小的总谐波畸变率.通过数学分析和实验仿真结果可以看出.该控制技术是可行的,与指定消谐波(SHEPWM)策略比较的结果证明了该控制技术是行之有效的,并可以用于其他级联多电平变换器中.     

混合级联多电平变换器SHEPWM方法的仿真

研究了混合级联多电平变换器的特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）技术，针对1/4周期对称的混合级联多电平SHEPWM问题，提出了一种使用具有均匀电平的通用多电平SHEPWM方法求取预期的输出电压波形，然后采用混合级联多电平电路来实现所需电压和功率输出的解决办法。以两级混合级联多电平电路为例，对混合级联多电平逆变器的SHEPWM方法进行了仿真研究，结果证明：混合级联多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程与通用的均匀电平多电平变换器一样简单，易于收敛；适用于通用均匀电平多电平变换器的SHEPWM非线性方程组求解问题的结论，完全适用于混合级联多电平变换器；直流母线电压利用率很高，电压调制比可以达到1.158；SHEPWM法的谐波消除效果非常理想，输出电压波形质量高，是混合级联多电平变换器的一种非常有效的控制策略。     

基于模块化多电平变换器的负序电流补偿系统研究

针对三相负载不平衡引起的负序电流,提出了基于模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)进行补偿的方案,讨论了其工作特性,提出了相应的控制策略。首先,通过把三相不平衡负载等效为平衡负载的方法,推导出对补偿系统控制的基本要求,明确了补偿的基本原理;然后,分析了补偿系统输入功率特性,提出了MMC用于负序补偿时的等效模型,并分析了环流及电容电压的波动特性,指出三相电容电压之和必定存在二次谐波波动;引入正负序坐标系分离控制的控制策略;最后通过仿真和实验验证了文中提出的结论和控制策略。     

用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制方法

提出一种用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)方法,即将单个三角载波信号与多个梯形波调制信号进行规则对称采样。推导了梯形波边坡角与输出基波幅值和谐波含量的关系。与其他常用的PWM方法相比,该方法调制下的输出基波幅值更高,在选取适当的边坡角后,输出波形的谐波特性非常好。以5电平和13电平级联型多电平变换器为控制对象,对所提出的PWM方法进行了仿真验证,证明其在输出电压幅值和谐波特性方面具有优良的性能。     

模块组合多电平变换器的环流模型

模块组合多电平变换器是应用于高压大功率电能变换领域的优秀拓扑之一,具有高度模块化、输出波形谐波含量少、无需工频变压器等优点.然而环流的存在使得模块组合多电平变换器的桥臂电流发生畸变,提高了器件的额定电流容量,进一步增加了系统成本.本文提出了模块组合多电平变换器的环流模型,将环流的作用等效为两个电流控制的电压源(CCVS...     

多电平Buck型开关变换器的建模研究

根据多电平Buck型开关变换器工作原理,在低频、小信号、小纹波的假设条件下,利用状态空间平均法和欧拉公式建立了从控制到输出的数学模型,分析可知多电平与二电平Buck型变换器的数学模型具有一致性.设计了补偿网络对系统进行了串联校正,仿真和实验验证了数学模型和控制策略的合理性,为其他多电平开关变换器的分析和设计提供了理论依...     

多电平变换器拓扑关系及新型拓扑

多电平变换器在高压大容量电力电子及交流调速系统中已经得到了广泛应用.本文对多电平发展的历程进行了回顾,分析了多电平拓扑结构之间的联系,提出了通用多电平拓扑简化成其他多电平拓扑所要遵循的规律.在此基础上,提出了两种新的拓扑结构,并对其工作原理和控制方法进行了仿真研究.仿真结果验证了所提出的拓扑和控制方法的可行性,也进一步...     

一种新型多电平矩阵变换器及其控制策略研究

针对新提出的多电平矩阵变换器拓扑的控制策略进行了研究。通过仿真和实验，证明了该控制策略的可行性和可靠性．并验证了新拓扑的实用性。     

模块化多电平变换器三次谐波注入调制策略研究

相比于正弦调制策略,三次谐波注入调制策略可有效提高直流侧电压利用率、提高模块化多电平变换器（MMC）的容量,但输出电压、电流引入了高次谐波分量。子模块电容电压的波动过大将导致电容容量增加、成本增加,为此研究了高次谐波分量对MMC暂态特性的影响,尤其是对子模块电容电压波动的影响,并在PSCAD中搭建了仿真模型,仿真结果表明：采用三次谐波注入调制策略将在输出电压、输出电流中引入高次谐波分量,提升了MMC的传输容量,而且抑制了子模块电容电压波动,提升了MMC的工作特性。