三电平逆变器PWM控制窄脉冲补偿技术的研究

针对高压大功率器件存在的窄脉冲问题，提出了新型的采用零序电压注入(Zero-Sequence Voltage Injection 即ZSVI)补偿方法来消除窄脉冲的影响。在三相参考电压中注入零序电压，消除了输出线电压中窄脉冲带来的谐波分量和负序分量。仿真与试验结果表明，这种PWM方法在控制中点电位波动的同时，补偿了窄脉冲的影响。采用ZSVI方法后增加了输出电压，输出电压THD大大减小，输出电压IHD不再受增加最大最小窄脉冲宽度影响，从而可以提高系统的可靠性。     

五电平逆变器窄脉冲补偿方法的研究

以五电平逆变器为例对多电平逆变器窄脉冲补偿方法进行了研究,分析了窄脉冲的各种情形,基于多电平载波PWM方法,提出了一种综合的处理方法--多电平零序电压注入(Multilevel Zero-sequence Vohage Injection,即MZSVI)补偿方法,即注入同符号零序电压、取三相中零序电压的极值以及两倍最小脉宽零序电压注入方法.仿真结果表明,采用MZSVI补偿方法后提高了输出电压,输出电压总谐波含量THD也大大减小.MZSVI方法可以推广到任意电平的逆变器的控制,可以有效地进行控制更高电压的中压大功率变流器,而且这种方法也适用于其它类型的多电平逆变器的窄脉冲补偿.     

新型电力电子器件IGCT工作原理及其应用

阐述了新型功率电力电子器件——集成门极换流晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的基本工作原理和应用。并且介绍了IGCT-PWM调速系统的空间电压矢量三电平PWM波形生成方法。     

三电平逆变器SVPWM的死区补偿和窄脉冲处理

以电压型三电平逆变器为例,分析了基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)三电平逆变器的死区效应及窄脉冲对三电平逆变电路的影响,给出了一种根据输出电流极性修改触发脉冲,从而达到死区时间补偿的方法。在最小脉宽处理区域,通过重新确定起始矢量处理方法避免窄脉冲。仿真和实验结果验证了理论的可行性。     

考虑中性点电位的三电平虚拟空间矢量窄脉冲抑制

三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)应用广泛,但由于是三电平控制,在某些区域会产生窄脉冲,从而带来不必要的开关损耗和热量积累。分析了VSVPWM的窄脉冲分布,利用差模电压和共模电压对窄脉冲进行了抑制,同时将中性点电位控制在小范围内波动。仿真和试验证明了该方法能够抑制绝大部分窄脉冲,并且不会造成输出波形畸变和谐波增加。     

三相CHB多电平光伏并网逆变器功率平衡控制策略研究

针对级联H桥多电平光伏并网逆变器因光照和温度等因素影响而产生的功率不平衡问题,提出了一种双最小-最大零序注入法的功率平衡控制策略。根据逆变器的电压电流矢量图,明确了功率不平衡问题的产生机理,并分析对比了不同零序注入法的构成方式及实现方法。双最小-最大零序注入法可以增大逆变器的功率调节范围,在功率严重不平衡的条件下依然能够输出三相平衡电流,具有良好的动态和稳态特性。仿真算例验证了所提出的方法的有效性和可行性。     

载波PWM方法三电平逆变器中点电位控制研究

分析了三电平中点箝位(Neutral Point Clamping,简称NPC)逆变器的中点电位平衡问题,讨论了通过注入零序电压实现中点电位控制的载波PWM方法,并在此基础上对一种实时控制中点电位平衡的方法进行了改进,提出一种基于零序电压注入的载波交叠PWM方法.仿真及实验结果验证了该方法良好的中点电位控制能力及输出电压谐波特性.     

三相三电平逆变器的零共模电压空间矢量调制技术研究

针对三相三电平逆变器实现零共模电压输出的主要调制方式,即空间矢量调制消除共模电压SVMCME进行研究。首先,为减小七段式SVMCME产生的开关损耗,提出一种五段式SVMCME的调制方式,并对调制比的变化做出详尽的解释。其次,对正弦脉冲宽度调制消除共模电压SPWMCME和SVMCME的等效性在理论上进行证明和仿真验证,以简化控制算法。无论是五段式SVMCME还是七段式SVMCME都可以用注入零序电压分量的SPWMCME来等效。最后,仿真和实验分析比较了3种调制方式在共模电压、开关损耗、总谐波畸变率THD和电磁干扰EMI等方面的性能,相关的技术能够有效地抑制三相系统中的共模噪声。     

一种零序电压注入的T型三电平逆变器中点电位平衡控制方法

T型三电平逆变器因其功率器件使用数量少、通态损耗低和功率密度高而被广泛应用于低压大电流领域。T型三电平逆变器的中点电位平衡控制是其关键技术之一,中点电位的不平衡将会导致输出电压和电流的谐波畸变率增加,且会降低直流侧电容的使用寿命。该文在传统的零序电压注入法基础上,研究了一种基于前馈加反馈补偿的零序电压注入,用以控制中点电位的平衡和抑制低频电压的脉动。通过建立T型三电平逆变器的开关函数模型和中点电位模型,详细分析了中点电位的平衡机理,推导了三相调制电压与注入零序电压之间的关系。该方法省去了复杂的占空比计算,可以实现中点电位平衡控制和低频电压脉动的抑制。最后通过实验验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

级联型多电平逆变器THD最小控制

以最少模块数级联型多电平逆变器为研究对象,在分析其输出波形特性的基础上,得出了模块功率器件开关角与逆变器输出电压总谐波畸变率THD的关系,进而提出了控制器件开关角以实现级联型多电平逆变器最小THD控制的策略,并利用求解带不等式约束的最优化方法得到了最小THD控制角。将该控制策略与高频调制策略进行了比较,比较结果说明,采用该策略可明显降低输出电压的总谐波畸变率,且有利于级联型多电平逆变器的高频应用。以工作频率为100kHz的多电平逆变器为例,通过仿真和实验验证了该方案在高频应用的可行性。     

PWM零电直流变流器中一种新型的压零电流转换软开关单元

提出了一种新型的零电压零电流转换(ZVZCT)软开关单元，并基于该开关单元，构造了BuckZVZCTPWM变流器。该变流器实现了主开关管的零电压零电流开关，辅助开关管的零电流开通、零电压零电流关断，以及续流二极管的零电压零电流关断、零电压开通：不但适合于少子器件，而且适合于多子器件，同时保持PWM控制的特点。同时，该ZVZCT软开关单元可以推广到其它变流器之中，构造出新型ZVZCTPWM变流器族。进行详细的稳态分析、仿真分析和实验验证。实验结果完全验证了理论分析的正确性。     

A novel PWM scheme for a three-level voltage source inverter withGTO thyristors

This paper presents a new PWM method for the three-level GTO inverters based on the space voltage vectors. With the proposed PWM method, we can minimize the harmonic components of the output voltage by avoiding the minimum pulse width limitation problem of the GTO thyristors and keeping the voltage balancing of the DC-link capacitors. The principle of the proposed PWM method and the voltage vector output sequences are described in detail. Computer simulation and experimental results verify that the proposed PWM method is suitable for high voltage and large capacity three-level GTO inverters applied to induction motor drives     

多电平逆变器PWM控制方法的研究

近年来,多电平逆变器在大功率场合应用越来越广泛.基于空间矢量原理提出了一种新的多电平PWM控制方法,这种PWM方法称为多电平最优空间矢量PWM方法(MOSV PWM),可用于多电平串联逆变器供电的压频比控制的异步电动机调速系统.仿真结果表明,MOSV PWM方法与多电平载波方法和单脉冲法相比有许多优点,可以在线实现,输出线电压THD低,开关频率低.这种方法可以推广用于其它类型的多电平逆变器,除电机传动外还可以用于静态无功补偿和其它FACTS场合.     

Zero-voltage-switching PWM inverter for high-frequency DC-AC powerconversion

A zero-voltage-switching (ZVS) three-phase pulse width modulated (PWM) inverter which uses a parallel-resonant DC-link (PRDCL) circuit proposed by J. He and N. Mohan (1989) is examined. The PRDCL circuit is aimed at both providing zero-DC link voltage periods for PWM inverter switchings and imposing minimum DC bus voltage stress to PWM inverters. A simple circuit control scheme and the design formulas are offered. To confirm the circuit theoretical analyses and results, a 50 W ZVS single-phase PWM inverter experimental prototype using the proposed PRDCL circuit was fabricated and tested. The test results have proved the proposed circuit and concept. Power device selections and device stress evaluations are described. A detailed comparison of the proposed PRDCL ZVS inverter system with conventional voltage source PWM inverters is discussed     

基于集成门极换流晶闸管的中压三电平逆变器的驱动脉冲优化设计及复杂可编程逻辑器件实现

基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。     

PWM直流变流器中一种新型的零电压零电流转换软开关单元

提出了一种新型的零电压零电流转换(ZVZCT)软开关单元,并基于该开关单元,构造了Buck ZVZCT PWM变流器.该变流器实现了主开关管的零电压零电流开关,辅助开关管的零电流开通、零电压零电流关断,以及续流二极管的零电压零电流关断、零电压开通;不但适合于少子器件,而且适合于多子器件,同时保持PWM控制的特点.同时,该ZVZCT软开关单元可以推广到其它变流器之中,构造出新型ZVZCT PWM变流器族.进行详细的稳态分析、仿真分析和实验验证.实验结果完全验证了理论分析的正确性.     

级联型逆变器的一种新型SVPWM方法

在有高性能调速要求的场合需要矢量控制、直接转矩控制等电机控制方法,级联型逆变器应用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术可以实现对电机的高性能控制.随着电平数的增加,电压空间矢量数急剧增多,又存在着冗余开关状态,造成SVPWM算法过于复杂,难以应用于实际系统.本文提出了一种基于两电平SVPWM算法的新型多电平SVPWM方法,并通过Matlab 6.1的系统仿真验证了其正确性和有效性.     

A novel multilevel carrier-based PWM-control method for GTO inverter in low index modulation region

Gate turn offs (GTOs) have an inherent minimum ON-OFF time, which is needed for their safe operation. For GTO-based three-level or neutral-point-clamped (NPC) inverters, this minimum ON-OFF pulsewidth limitation results in a distortion of the output voltage and current waveforms, especially in the low index modulation region. Some approaches have been previously proposed to compensate for the minimum ON pulse. However, these methods increase the inverter switching losses. Two new methods of pulsewidth-modulation (PWM) control based on: 1) adding a bias to the reference voltage of the inverter and 2) switching patterns are presented. The former method improves the output waveforms, but increases the switching losses; while the latter improves the output waveforms without increasing the switching losses. The fluctuations of the neutral-point voltage are also reduced using this method. The theoretical and practical aspects as well as the experimental results are presented in this paper.