基于载波频率优化的级联型APF源性谐波能量不均抑制方法

基于载波移相(CPS)调制的H桥级联型(CHB)有源电力滤波器(APF)是中高压系统谐波治理的有效手段。分析并指出了级联型拓扑在输出谐波电流时存在的源性谐波能量不均问题。当输出的谐波电流频率与单元输出电压中某一开关谐波频率一致时,将产生功率耦合,导致单元直流电容电压发散。针对性地提出了一种载波频率优化方法:通过引入载波频率偏移量,实现了单元输出电压开关谐波与APF输出谐波电流的功率解耦;讨论了不同的载波偏移量对电容电压波动的影响,并给出了最优频率偏移量计算方法。对比了载波频率优化方法和传统载波轮换方法抑制源性谐波能量不均的效果,体现了载波频率优化方法的优越性。仿真和现场应用证明了所提方法能够有效地防止直流侧电压的发散并将波动抑制在最小值。     

一种降低高次谐波的变载波频率调制方法

此处提出了一种变载波频率调制方法,即当正弦电压幅值较高时采用较低的载波频率,而当正弦电压幅值较低时采用较高的载波频率。该方法与固定载波频率调制相比,在保持总开关次数不增加的条件下,减少输出电压的高次谐波含量。阐述了该调制算法下调制电压高次谐波分布与载波频率之间的关系。通过仿真分析及样机实验验证了该方法对降低调制输出电压的高次谐波具有良好的效果。     

三相SPWM逆变器的谐波分析及其抑制策略

对三相电压型SPWM逆变器输出电压和电流谐波及其产生规律进行了讨论,并提出了一种新的易于工程实现的谐波抑制策略,该方法通过正确选择载波频率和在正弦调制波上叠加-个三次波使之成为鞍形波,产生相应的SPWM波形来控制逆变器开关器件的通断从而改善输出波形.数学分析表明有利于降低输出电压THD(波形畸变系数)、改善谐波电流损耗和转矩特性,仿真结果证明了这些措施的有效性和实用性.     

逆变器SPWM载波频率选取的计算方法

为优化逆变器的设计参数,给出了一种选取正弦脉宽调制(SPWM)载波频率的计算方法。死区效应是影响逆变器输出电压THD的主要原因。在SPWM载波中,死区引入的误差脉冲导致逆变器输出电压中出现基波误差和低倍频谐波,并且死区效应随SPWM载波频率的增大而增强。针对上述情况,基于误差脉冲的频域分析,得出了逆变器输出电压THD与载波频率之间的定量关系,并提出了以输出电压THD为指标选取逆变器SPWM载波频率的计算方法。样机实验证明了该计算方法的有效性。     

三电平变流器载波交叠与层叠策略的对比研究

分析了应用于三电平中点箝位型(NPC)变流器的载波交叠调制策略基本原理,并从对中点电压波动的影响、总谐波畸变率(THD)特性两方面与传统载波调制策略进行对比研究。分析表明载波交叠策略比载波层叠策略引起的中点电压波动小,输出脉冲基波幅值大,但输出相电压和线电压脉冲中含有低次谐波,THD较大。实验结果验证了分析的正确性。     

混合级联逆变器的混合频率载波调制技术

混合频率载波调制法可以解决混合级联7电平逆变器的功率环流问题,但其输出电压的谐波特性较差。为此,提出了一种改进的混合频率载波调制策略,该策略使得高压单元运行在单极倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)下,从而提高了高压单元的等效开关频率。此外,对高、低压单元的开关策略进行了优化改进,减少了开关次数。相比于改进前的方法,在高压单元开关频率相同时,其等效开关频率可提高1倍,逆变器输出电压的谐波将分布在更高的频段,从而改善了逆变器输出的电能质量,同时消除了功率环流。由仿真结果可知,在相同开关频率下,改进后的方法使得输出电压的较低次谐波由约1 k Hz提高到了约2 k Hz,并且不会出现功率环流现象。研究结果对所提出的改进的混合频率或波调制策略的实用化有一定意义。     

基于控制载波自由度的级联H桥逆变器改进型PWM技术

随着级联H桥(CHB)多电平逆变器输出电压与功率等级的增加,提高载波移相脉宽调制(CPS-PWM)策略下直流侧电压利用率以及改善低调制度时谐波性能比较差的问题具有重要的意义.通过对正弦波脉宽调制(SPWM)以及梯形波脉宽调制(TPWM)原理及输出电压特性的分析,该文提出一种基于控制载波自由度的改进型CPS-PWM策略,该策略基于移相载波自由度,通过周期性的循环改变三角载波的排列方式,利用改进的多载波代替原CPS-SPWM中的三角形载波进行调制,从而可以显著地提高输出电压的直流电压利用率;又能在实现各级联单元功率均衡的条件下,降低输出电压总畸变率,有效地改善低调制度时的谐波性能,且各单元开关频率和损耗相同,同时各开关管工作应力也相同,因此提高了系统的可靠性.该文给出改进型CPS-PWM策略输出电压基波幅值和功率均衡分析,同时列举三种策略并进行比较,并对该文所提策略进行仿真与实验的验证.     

基于双调制波的MMC载波调制策略

针对运行在低开关频率下的模块化多电平换流器(MMC)在传统载波调制中存在的输出电压总谐波畸变率(THD)高、子模块电压脉动幅值大等问题,提出了一种双调制波载波脉宽调制(DMWPWM)策略.将两个调制波的载波进行反相,以实现桥臂电平两倍的等效开关频率输出,降低输出电平的低频谐波分量.为尽可能减小排序均压控制过程中所导致的子模块电容电压过充及过放,通过无差拍预测定量分配控制误差最大的子模块的充放电投切时间以减小幅值波动.最终通过17电平MMC硬件以及仿真平台对桥臂输出电平频谱分布、子模块电压幅值脉动及幅值方差、输出电压THD进行对比研究.仿真和实验结果均表明DMWPWM策略可有效降低输出电压THD,并减小桥臂中的子模块电压幅值方差.     

混沌载波频率调制在双级矩阵变换器中的应用

拥有整流级和逆变级两部分的双级矩阵变换器(Two Stage Matrix Converter,TSMC)的输出电压含有高峰值离散谐波。为了削减在载波频率及其整数倍频率附近的谐波峰值,并且抑制谐波产生的电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI)问题,本文首次将混沌载波频率调制技术(Chaotic Carrier Frequency Modulation Technique,CCFMT)应用于TSMC中。CCFMT通过使载波频率按照混沌方式变化,让单一频率处的谐波得到拓展,从而达到削减谐波幅值,满足电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility,EMC)的要求。为了减少换流次数,提高TSMC的换流可靠性,本文中TSMC的整流级和逆变级选取了适当的调制函数和载波形状。通过TSMC的实验平台证明,本文所提出的CCFMT能够完成削减输出电压谐波峰值,抑制EMI问题。     

模块化多电平换流器调制策略研究

模块化换流器是应用于电压源换流器直流输电的新型多电平换流器拓扑。介绍了MMC最近电平调制策略和载波移相调制策略的原理,以及相应的电容电压平衡控制策略。分析了2种调制策略下输出电压电流的谐波特性,结果表明具有高开关频率的载波移相调制策略具有更好的谐波特性。在PSCAD/EMTDC中进行了仿真,验证了理论分析的正确性。     

基于MATLAB/Simulink的SPWM逆变电源的建模与仿真

利用正弦脉宽调制技术(SPWM)的逆变电路往往有较多的谐波,会影响光伏发电系统的正常运行。在MATLAB/Simulink软件中对双极性SPWM逆变器输出电压谐波及其产生规律进行了较为详细的分析。从仿真结果中可以看出,逆变器输出的谐波特性与调制深度、载波频率有着密切的联系。为得到更好的输出正弦波,既要增加调制比,又要考虑增加载波频率以及精确实现选定的载波频率,从而更加有效的降低谐波的危害。     

PWM变频器供电交流励磁发电机输出谐波分析

研究由交－直－交固定载波型ＰＷＭ变频器供电励磁的发电系统的谐波特性,给出ＳＰＷＭ、ＳＶＰＷＭ调制模式下变频器输出谐波的解析表达;根据交流励磁电机谐波电路模型,导出定子侧“电源谐波”的解析表达;通过计算实例分析和比较ＳＰＷＭ与ＳＶＰＷＭ两种模式下的谐波特性,为励磁变频器类型选择和谐波抑制策略提供依据。     

SPWM变频器信号延迟特性分析及计算

交流ＳＰＷＭＡ变频器以其调速范围宽、变换效率高等优点而越来越得到广泛应用。在变频器中，为了确保上、下桥臂的安全运行，防止直通现象发生而设置的互锁延迟时间导致了功率变换电路的死区效应。其结果使输出电压基波分量减小，低次谐波增加。当输出频率降低时，输出力矩下降；当载波频率升高时，死区效应加居剧。最终影响了高速开关器件的有效应用，降低了ＳＰＷＭ变频调速系统的性能。文中对由死区效应及ＳＰＷＭ信号调制方法引起的低次谐波进行了分析，导出了输出基波电压及低次谐波电压的计算公式，计算结果表明本文的分析是正确的。     

SPWM谐波分析的一般方法

介绍了以载波频率为基准的SPWM谐波分析的一般方法，该法直接在一个载波周期内建立数学模型，不依赖巳调波在一个信号（调制）周期内的奇偶性和对称性。详细讨论了单相、三相逆变器的单极、双极性SPWM波形的谐波特性，为谐波抑制和滤波网络的设计以及调制模式的确定提供了参考，该方法适合于同步和异步两种调制模式。     

大容量400Hz逆变器输出LC滤波器设计和低次谐波抑制

为了有效抑制大容量中频400Hz/115V逆变器输出电压中的谐波,推导了两级级联H桥载波移相正弦脉宽调制(SPWM)时输出电压波形的数学表达式,可准确得到逆变桥开环状态下输出电压的基波和各次谐波含量,为输出滤波器的设计提供了理论依据。同时考虑滤波电感上的基波压降、电感电流纹波以及无功容量等因素,提出了LC滤波器的设计方法。另外,通过在逆变器外环和内环分别采用基波谐振控制和3、5、7次谐振控制,不仅可以消除稳态误差,还可以补偿3、5、7次谐波。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。     

基于单极倍频前馈解耦的STATCOM输出谐波抑制

基于单极倍频的STATCOM谐波治理方法,首先根据逆变级联参数推导出谐波成分,针对基波与边带谐波在单极倍频载波移相调制技术加以应用,具有三电平特性的单极倍频使得逆变输出接近正弦波。进一步地,为了提高补偿器输出的电压和电流质量在dq坐标系下加入电压前馈与电流解耦控制技术,实现参数的独立控制与追踪,控制电网电流的稳定。通过仿真与实验结果表明,在加入该控制技术后,谐波治理有明显改善,且电网电流稳定。     

逆变器单极性电流SPWM控制与滞环控制比较

分析了电流滞环控制型及电流SPWM(正弦脉宽调制)控制倍频调制型逆变器的工作原理;讨论了这两种控制方式下逆变器的谐波分布,给出了各自滤波器的设计方法,并针对它们制作了两台300W原理样机。通过仿真与实验验证,与电流滞环控制型逆变器相比,电流SPWM控制倍频调制型逆变器具有谐波分布固定,滤波器设计简单的优点,在开关频率相同的条件下,要获得滤波后相同质量的输出波形,前者的滤波器大大小于后者。     

CPS-SPWM技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法

CPS-SPWM技术是多重化技术和SPWM技术的有机结合。该技术能够在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移,因而具有良好的谐波特性。具有独立电源的级联H桥多电平变流器具有每个H桥单元结构相同、所用元器件数少、易于实现电路的模块化设计和封装等一系列优点,因而在无功补偿和有源电力滤波器等领域有广泛的应用前景。重点提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,是CPS-SPWM技术与级联H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。