中点电位平衡的三电平逆变器SVPWM简化算法及其实现

对中点钳位式三电平逆变器空间矢量调制算法和中点电位平衡控制方法进行研究,所介绍的三电平参考电压分解的空间矢量调制简化算法可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是中点钳位式三电平逆变器的一个固有问题,从矢量调制的角度分析了中点电位波动的本质和规律,并提出了一种基于简化调制算法的中点电位平衡控制方法,该方法通过调整平衡控制因子可较精确地控制中点电位的平衡。仿真分析和实验结果验证了简化算法的可行性和平衡控制的有效性。     

双三电平变频器直流侧中点电位平衡策略研究与实现

由于在交-直-交电压型的双三电平SVPWM矢量控制系统中整流器和逆变器均采用三电平空间矢量PWM调制,因而不可避免地存在直流侧中点电位波动问题,本文对三电平逆变器和三电平整理器分别进行直流侧中点电位波动分析,提出抑制直流侧中点电位波动的控制方法,在文章的最后给出了仿真结果和实验结果并分别对其进行了分析。     

三电平逆变器中点电位波动的分析与控制

三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。为此,分析了空间矢量对三电平逆变器中点电位波动的影响,并提出了一种抑制中点电位波动的实时控制方法。仿真结果验证了所提出的控制方法是有效的。     

基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法

考虑到三电平NPC逆变器在中高压大容量工况下的运用,阐述了七段对称式SVPWM调制方法。在SVPWM调制下三电平NPC逆变器中点电位将产生波动,详细分析了中点电位波动产生的机理,以及在一个开关周期内,通过控制冗余小矢量对中点电位波动的调整能力,同时分析了不平衡负载对中点电位波动的影响。为了解决中点电位波动的问题,提出了一种基于模糊逻辑的平衡三电平NPC逆变器中点电位的SVPWM调制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSPLF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSP LF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

基于无差拍控制的T型三电平逆变器中点电位平衡策略

针对T型三电平逆变器中点电位不平衡问题,提出一种基于无差拍控制的T型三电平逆变器中点电位平衡方法。首先建立中点电位变化量、相电流和开关矢量占空比的数学关系,在此基础上引入描述小矢量调节中点电位能力的评价指标,当两个小矢量同时存在时,通过比较两个小矢量的调节能力选择不同的开关调制方式。根据给出的数学关系和空间矢量调制方式,提出中点电位平衡无差拍控制模型,对调节能力较强的小矢量占空比进行调整,可以快速实现中点电位平衡控制。仿真和实验结果表明该方法具有良好的中点电位平衡控制性能,有效抑制了中点电位波动,同时减小了输出电压电流谐波。     

三电平变频器控制策略的仿真与实现

采用新型电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将其电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,使用两电平逆变器脉宽调制方法对三电平逆变器进行调制,简化了中点电位平衡控制策略.分别建立了MATLAB7.0下的仿真平台及DSP F2812为主控制器的硬件实验平台,通过仿真及实验验证了该算法及其对中点电位控制的有效性.     

中点电位不平衡度反馈的三电平虚拟空间矢量调制方法

中点电位不平衡是中点箝位型三电平逆变器的固有问题。提出了一种基于中点电位不平衡度反馈的虚拟空间矢量调制方法,考虑到中点电位偏移时小矢量和中矢量的变化,对三电平空间矢量进行重新分区,构造虚拟矢量。引入中点电位不平衡度,根据中点电位偏移方向和相电流的方向,选择有利于平衡中点电位的小矢量,合理安排矢量序列,实现对中点电位的精确控制。提出的控制算法能在全调制度下消除中点电位的低频波动,有效治理中点电位偏移,开关损耗低,动态性能好。仿真和实验研究验证了算法的有效性。     

直驱风电系统三电平变流器的设计与仿真

多电平逆变器适合大容量、高压的场合,得到了越来越多的应用。本文对三电平逆变器SVPWM调制手段进行了深入研究,同时对三电平逆变器中点电位平衡的问题也进行了探讨。由于中点电位的不平衡是钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题,对此本文分析了大、中、小矢量对中点电位的影响,找到哪些矢量能够影响中点电位的波动,并得出通过对成对小矢量的作用时间分配能够控制中点电位的结论。最后通过对系统的仿真,验证了算法的可靠性。     

A vector control system using a neutral-point-clamped voltage-source pwm inverter

This paper describes a vector control system of an induction machine using a neutral-point-clamped voltage-source inverter (NPC-VSI) that is one of the double series-connected inverters. The NPC-VSI is able to output five-level step-shaped line-to-line voltage without output transformers or reactors, and it may reduce harmonic currents corresponding to torque ripples. However, the NPC-VSI has a problem in that excessive high voltage is applied to switching devices when a neutral point of two dc capacitors of the NPC-VSI varies from the center of the dc link voltage, because the neutral point is floating. This paper proposes also a current controller to which the space vector theory is applied. This can reduce harmonic currents to one-fourth those of a conventional voltage-source inverter using six switching devices, and regulate the neutral point potential within a preset range. To simplify the current controller, information about voltage space vectors is given from the vector controller to the current controller. The validity of the current controller is confirmed by a prototype using an induction machine of 2.2 kW.     

A Simple Space Vector PWM Scheme to Operate a Three-Level NPC Inverter at High Modulation Index Including Overmodulation Region, With Neutral Point Balancing

Three-level neutral point clamped (NPC) inverter is a widely used topology of multilevel inverters. However, the neutral point fluctuates for certain switching states. At low modulation index, the fluctuations can be compensated using redundant switching states. But, at higher modulation index and in overmodulation region, the neutral point fluctuation deteriorates the performance of the inverter. This paper proposes a simple space vector pulsewidth modulation scheme for operating a three-level NPC inverter at higher modulation indexes, including overmodulation region, with neutral point balancing. Experimental results are provided     

Discrete space vector modulation and optimized switching sequence model predictive control for three-level voltage source inverters

This paper proposes a discrete space vector modulation and optimized switching sequence model predictive controller for three-level neutral-point-clamped inverters in grid-connected applications. The proposed strategy is based on cascaded model predictive control (MPC) for controlling the grid current while maintaining the capacitor voltage balanced without weighting factor. To enhance the closed-loop performance, the external MPC evaluates 19 basic and 138 virtual vectors (VV) of the proposed space vector method. The optimal control voltage is then selected using an extended deadbeat method to reduce the execution time of the proposed control algorithm. By using the discrete space vector modulation principle, the VV are synthesized based on switching sequence (SS) and are divided into negative and positive SSs considering their impact on the neutral point (NP) potential. The inner MPC evaluates both types of SSs and selects the one that keeps the capacitor voltage balanced. Various controllers are evaluated and compared against the proposed control strategy. The results show that the proposed strategy improves performance without weighting factor, while maintaining a total harmonic distortion of current to be less than 2%. Compared to the modulated MPC which provides the same fxed switching frequency, the proposed controller reduces the computational burden by over 50% while also providing better NP voltage balance accuracy     

一种新的三电平中点电位滞环控制法

该文针对三电平中点电位平衡原理提出了一种中点电位的滞环控制方法，该方法根据当前的PWM组合和各相输出电流方向判断出中点电流方向，通过滞环比较的方式得到中点电压偏向，并由此判断当前PWM对中点电位的作用，将当前的PWM组合中可以实现中点电位平衡的组合重新分配使之有利于中点电位的平衡。该方法独立于具体的PWM调制模式，因此可以胜任各种PWM调制模式下的中点电位调整。而且也可通过调整滞环宽度的方法来调整中点电位的允许波动和开关管开关次数。该文以特定谐波消除PWM方法(SHEPWM)为例，仿真和实验结果显示了很好的中点平衡效果。该方法对三电平中点电位平衡上具有通用性。     

具有中点电位非对称控制的VSVPWM技术

在降低NPC式三电平逆变器中点电位波动问题时,传统的VSVPWM算法未考虑直流侧电容电压非对称情况。为此,需从理论上探讨对称时的虚拟矢量形式是否适用于非对称状态下的各虚拟矢量。提出了具有中点电位非对称控制的VSVPWM技术,并在引入中点电位不平衡度的基础上通过改进零矢量的持续作用时间实现直流侧电容电压非对称控制。该方法具有较宽的调制比适用范围,并能够精确地控制直流侧电容电压,提高线电压质量,有效降低中点电位波动幅度。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和优越性。     

一种新的基于混合空间矢量调制的三电平逆变器直流侧电容电压平衡研究

针对二极管中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器容易造成直流侧电容电压不平衡问题,提出一种新的中点电位平衡控制方法。在该方法中,采用分扇区精细控制,对不同的小矢量设置不同的时间分配因子,以增加相应正或负小矢量对中点电流的控制能力。对于正负小矢量不能成对出现的扇区,根据相电流的变化情况,使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换,从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。仿真和实验证实了该方法的正确性和有效性。     

基于电荷补偿的三电平NPC逆变器中性点平衡策略

三电平NPC逆变器的开关器件由于耐压水平低、电网侧并网电压谐波含量少等优点,广泛应用于大功率整流场合。中性点电压平衡问题一直是该拓扑的研究关键。通过对每一个开关阶段直流侧两电容充放电的电荷波动数值检测,再通过公式变换,对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)的正负小矢量分次运行时间进行调整,使平衡点上下两电容充放电时间能够保持一致,达到中性点平衡控制的目的。仿真验证表明,该方法能够抑制中性点电压的波动。     

一种三电平三相四桥臂逆变器中点电位平衡策略

针对三电平三相四桥臂逆变器数学模型复杂和不对称运行时易导致直流电容中点电位漂移的弊端,本文采用降维策略,将三维数学模型降为平面模型和一维模型的简单叠加;基于空间矢量脉宽调制(SVPWM),分析各种矢量对中点电位的影响,通过合理选择和优化开关矢量,使单个采样周期内流过直流电容中点的平均电流严格为零,从而有效抑制了中点电位的漂移。仿真和实验结果表明了本文所提算法在宽范围调制比和不对称负载条件下均能有效保证直流侧中点电位的平衡。     

NPC三电平变换器中点电压控制方法综述

中点箝位型(NPC)三电平拓扑是目前最常用的一种高压大功率多电平拓扑。在NPC三电平变换器的控制中,中点电压波动问题是一个直接关系到系统安全性与输出性能的重要问题,需要妥善解决。目前存在许多种可以抑制NPC变换器中点电压波动的控制方法,这里针对NPC三电平变换器,对其中点电压波动进行了分类并分析了其产生原因。归纳总结了常见的NPC三电平变换器中点电压控制方法,尤其对中点电压的软件控制算法进行了细致的分类和对比分析。     

中点箝位型三电平逆变器控制方法的综合研究

深入研究了空间矢量调制模式下的三电平逆变器中点电压波动的机理,建立了平均中点电流数学模型,为中点电压平衡控制提供了理论依据,并提出基于电压中矢量合成的中点电压平衡控制方法,该方法对于系统动态过程中出现的电压不平衡,可以通过调整冗余小矢量的相对作用时间进行补偿,由于电压中矢量的部分作用时间被均分给相应的小矢量,因此其补偿效果明显。实验结果证实了本研究方法的正确性。