基于T型三电平拓扑的新型电能质量补偿器

针对三相四线制配电系统,提出一种基于T型中点箝位型三电平逆变器技术的新型电能质量补偿器拓扑,并简要介绍了新型电能质量补偿器的工作原理。详细分析了新型电能质量补偿器逆变器直流侧电压波动的成因,以及采用传统三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)算法时系统侧出现不平衡电流和谐波分量的根本原因,并提出改进调制算法来解决该问题,即通过分别处理直流侧正、负极电压调制比,并按比例分配补偿时间进行中点平衡控制。在MATLAB/Simulink平台上的仿真结果表明,所提改进调制算法通过简单的控制策略,可同时实现无功补偿、谐波抑制及不平衡治理,且补偿效果良好。     

三相四线制三电平变流器的优化调制策略

传统三相四线制三电平电容中分式变流器三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)策略较为复杂且中点电位平衡算法对中点电位偏移的抑制不精确,尤其是在负载不平衡的情况下,中线电流全部流过直流侧中点造成中点电位偏移。针对以上问题,提出一种基于三相abc坐标系的简化3D-SVPWM方法,并基于该简化方法提出一种多相控制的中点电位平衡算法,根据中点电位偏移情况,将电位偏移量平均分配到具有中点电位平衡能力的相,使多相共同参与中点电位平衡控制,通过偏移量数学模型计算得到补偿该偏移量所需要的时间量,然后作用于三电平变流器的输出状态,从而达到平衡中点电位的目的。仿真分析和实验结果均表明优化调制策略具有良好的三相四线制三电平变流器中点电位平衡能力。     

基于三相四线制三电平有源滤波器的简化三维空间矢量调制策略研究

三相四线制中点箝位(Neutral-Point Clamped,NPC)型三电平四桥臂有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)采用三维空间矢量调制(3-Dimensional Space Vector Pulse Width Modulation,3D-SVPWM)策略可以高效地改善电能质量,减少谐波含量.但由于其复杂的拓扑结构,造成运算过程中响应时间过长的问题.针对这一问题,提出了一种简化的3D-SVPWM调制策略.该策略通过降维的方法,分别对前三相桥臂采用3D-SVPWM调制策略,对N相桥臂采用载波层叠PWM调制策略,确定触发脉冲信号.相较传统调制算法,新的调制策略缩短了计算空间矢量的作用时间,减少整体过程的响应时间,并且保证了开关时序的一致.通过MATLAB/Simulink仿真实验结果验证了文章提出的算法的正确性和可行性.     

三相四线制有源电力滤波器控制方法及仿真研究

针对三相四线制并联型有源电力滤波器（APF）的控制算法进行研究。引入前馈解耦控制,设计电流闭环控制系统,获得参考电压矢量,并采用三维空间矢量脉宽调制（3D-SVPWM）技术控制补偿电流的产生。建立了系统仿真模型并进行了仿真实验,结果验证了该方案的有效性。     

四桥臂变流器新型三维空间矢量脉宽调制策略

四桥臂有源电力滤波器开关状态多,电压调制复杂,为了简化调制算法,提出新型三维空间矢量脉宽调制（three—dimensional space vector pulse width modulation algorithm,3D-SVPWM）策略。基于分类算法,对变流器三相相电压进行线性运算,获取中间变量并比较,得到最大和次大的中间变量,从而判断参考电压矢量所在三棱柱;根据参考电压矢量在a,Oy坐标系下的分量与相邻平面的关系,判断其所在四面体;基矢量的作用时间根据中间变量的线性组合直接获取。针对参考电压对称无畸变及含有谐波两种情况进行了仿真和实验验证,结果表明所提算法均能调制得到与参考电压吻合的输出电压,证实了新型3D．SVPWM算法的正确性和可行性,且该调制算法直接根据中间变量进行三棱柱判断和时间计算,实现简单,计算量小。     

四开关逆变器驱动永磁同步电机的模糊滑模直接转矩控制

为解决四开关逆变器驱动永磁同步电机的常规直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的问题,提出采用滑模控制器替代常规DTC中的滞环调节器以获得所需电压矢量,并采用空间矢量调制策略获得固定的逆变器开关频率。为避免常规滑模控制器输出抖动对系统性能的影响,引入了模糊控制器以平滑系统输出。仿真结果表明,采用该策略能有效抑制磁链和转矩脉动,同时能保持DTC系统固有的转矩快速响应特性和强鲁棒性。     

三电平直接矩阵变换器的SVPWAM策略

三电平直接矩阵变换器(TLDMC)与常规矩阵变换器(MC)相比,能够大幅降低输出波形总谐波畸变率和开关应力;与现有的多电平交-直-交型变换器相比,其在减少开关数量和降低开关损耗方面更具优势。提出了针对TLDMC的空间矢量脉宽幅值调制(SVPWAM)策略,该策略通过消除每个扇区的零矢量,能够降低开关频率,并提高电压利用率。根据TLDMC的拓扑,论证TLDMC的间接调制模型;针对TLDMC的调制,将虚拟整流器由零矢量调制改进为SVPWAM,虚拟逆变器采用虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

FPGA‐based implementation for improved control scheme of grid‐connected PV system with 3‐phase 3‐level NPC‐VSI

The large scale penetration of renewable energy resources has boosted the need of using improved control technique and modular power electronic converter structures for efficient and reliable operation of grid‐connected systems. This study investigates the performance of a grid‐connected 3‐phase 3‐level neutral‐point clamped voltage source inverter for renewable energy integration by using improved current control technique. For medium or high‐voltage grid interfacing, the multilevel inverter structure is generally used to reduce the voltage stress across the switching device as well as the harmonic distortion. The neutral‐point clamped voltage source inverter is controlled by using decoupling technique along with the proper grid synchronization via moving average filter–based phase‐locked loop. The moving average filter–based phase‐locked loop is used to reduce the delay in grid angle estimation under balanced as well as distorted grid conditions. A Lyapunov‐based approach for analysing the stability of the system has also been discussed. In this study, the hardware‐in‐loop (HIL) simulation of the control algorithm and the grid synchronization technique is realized using Virtex‐6 FPGA ML605 evaluation kit. The performance of the system is analyzed by conducting a time‐domain simulation in the Matlab/Simulink platform and its performance is examined in the HIL environment. The simulation and the hardware cosimulation results are presented to validate the effectiveness of the proposed control scheme.     

抑制三相四桥臂逆变器共模电压的三维SVPWM控制策略

研究基于三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)控制策略。针对大功率变流系统存在较大共模电压,易对电机等负载造成伤害,影响电网电能质量等问题,提出一种改进的3D-SVPWM控制策略。首先,对三相四桥臂逆变器的拓扑结构进行分析,说明了产生共模电压的原因。然后,在传统3D-SVPWM控制策略的基础上,提出选取参考电压矢量附近两个相反的非零矢量来代替零矢量的方法。最后,通过MATLAB/Simulink建模仿真证明,改进后的控制策略不受负载平衡状态改变等方面的影响,在不改变直流电压利用率的前提下,可以有效降低共模电压,达到主动抑制的目的。     

电能质量扰动信号的自适应去噪方法

有效地降低电能质量信号中的噪声,是做好电能质量信号检测、识别等工作的基础。为了克服一维电能质量信号降噪的难点问题,即有效地去除噪声并完整地保留奇异点的特征,对目前图像处理领域中针对高斯等噪声降噪性能最好的基于块匹配的三维变换域联合滤波(BM3D)算法进行了改进,提出一种电能质量扰动信号的自适应去噪新方法。该方法参数较少,无需估计噪声方差,也无需人为设定滤波阈值,而是通过自适应估算较为准确的阈值实现离散余弦变换(DCT)域的滤波。通过对电压中断、电压暂降、电压暂升、脉冲暂态、振荡暂态和谐波这6种常见的电能质量信号进行降噪仿真实验,并与应用较为广泛的小波阈值去噪法进行对比分析,最后应用于实际电能质量扰动数据的降噪,验证了所述算法的有效性。     

基于直流储能的15电平混合级联变换器调制策略比较

多电平级联变换器由H桥子模块串联而成。将3个H桥子模块级联而成的传统级联7电平变换器的直流储能供电电压之比从1:1:1改为4:2:1,可得到一种改进版基于直流储能的15电平混合级联变换器。针对此调制策略进行研究,提出了一种新的适用于由直流储能装置供电的多电平变换器开关角度的算法。基于Saber仿真软件,分别应用阶梯波调制、PWM以及部分PWM 3种不同的调制策略进行验证和比较。最终,基于不加任何滤波器的输出电压总谐波失真、低次谐波分量以及该变换器开关损耗方面的仿真结果进行了对比,并对相应的调制策略进行了探讨。     

基于虚拟空间矢量过调制策略的逆变器共模电压抑制方法

虚拟空间矢量调制(VSVM)技术因其在共模电压(CMV)抑制方面的独特优势而受到关注,但相较于空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,其线性调制范围较小,影响了逆变器的电压输出。分析了使用和弃用零矢量调制策略的CMV特性和线性调制范围,在此基础上提出了基于VSVM的过调制策略,推导出该策略下过调制补偿角与调制比之间的关系式,并设计了所提策略的具体实现过程。最后通过实验分析了采用所提策略时逆变器的CMV特性和线性调制范围等,实验结果验证了理论分析的正确性和所提策略的可行性。     

面向独立供电系统的四桥臂电流源变流器3D-SVPWM方法

针对传统电流源变流器的调制方法无法实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且会有较高的共模电压的问题,提出了一种三相四桥臂电流源变流器的三维空间矢量脉宽调制（3D-SVPWM）方法,并将其应用于三相四线制独立供电系统。首先,定义了三维电流空间矢量,分析了不同电流空间矢量对应的共模电压。其次,提出了判断参考矢量所在四面体的方法。然后,通过优化空间矢量顺序,提出一种低开关动作次数下有效减小共模电压的空间矢量顺序。最后,实验表明所提3D-SVPWM方法能够实现三相四桥臂电流源变流器在不平衡负载下的三相电压平衡控制,且能有效降低共模电压。     

模块化多电平换流器的快速电压模型预测控制策略

针对传统模型预测控制策略用于模块化多电平换流器(MMC)时存在运算量庞大的问题,在分析MMC离散数学模型的基础上,通过优化控制目标实现方式、简化滚动优化过程,提出一种结合排序均压思想的快速电压模型预测控制策略。该控制策略针对三相MMC系统,基于电压矢量预测模型进行设计,可在保留传统模型预测控制算法优点的同时令运算量得到大幅度减小,使其应用不受MMC电平数量限制。通过在MATLAB/Simulink软件中搭建双端21电平的基于MMC的柔性高压直流输电(MMC-HVDC)系统模型进行了仿真验证,证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

Genetic algorithm based support vector machine for on-line voltage stability monitoring

A Genetic Algorithm based Support Vector Machine (GA-SVM) approach for online monitoring of long-term voltage instability has been proposed in this paper. The conventional methods for voltage stability monitoring are highly time consuming hence infeasible for online application. Support vector machine is a powerful and promising function estimation tool. To improve the accuracy and minimize the training time of SVM, the optimal values of SVM parameters are obtained using genetic algorithm. The proposed approach uses the voltage magnitude and phase angle obtained from Phasor Measurement Units (PMUs) as the input vectors to SVM and the output vector is the Voltage Stability Margin Index (VSMI). The effectiveness of the proposed approach is tested using the New England 39-bus test system and the Indian Northern Region Power Grid (NRPG) 246-bus real system. The results of the proposed GA-SVM approach for voltage stability monitoring are compared with grid search SVM (GS-SVM) and artificial neural networks (ANN) approach with same data set to prove its superiority.     

基于电容箝位五电平H桥的逆变器应用

为研究基于电容箝位五电平H桥逆变器的应用,以电容箝位5电平H桥构成三相逆变器,结合电容箝位3电平和常规H桥电路的优点,并采用消谐波PWM和载波相移PWM相结合的调制策略,对所采用的逆变器拓扑及其控制策略的有效性进行了仿真和实验验证。结果表明:所采用的逆变器拓扑可以方便地得到5电平输出,提高了输出电压和功率等级;所采用的控制策略能够有效提高等效载波频率,降低滤波器的体积和容量;两种调制方法的结合可发挥各自的优势,使控制灵活、实现简单。     

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。     

改进型永磁同步电机有限控制集模型预测速度控制

永磁同步电机传统有限集模型预测速度控制策略中电压矢量方向固定，可选矢量范围具有一定局限性，输出电压的突然变化，会导致电流纹波较大。因此，提出了一种基于电压细分的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)直接速度控制策略。所提策略在FCS-MPC方案中引入了一组具有可调振幅和可移动原点特征的有限电压细分矢量作为候选电压，同时为了获得更准确的电流预测，使用了双线性变换(即Tustin变换)积分近似。该控制器能够预测未来电流和速度，并使用脉宽调制输出最佳细分电压。采用两电平三相逆变器驱动的永磁同步电机进行仿真验证结果表明，与传统的FCS-MPC方案相比，所提策略有效地减小了电流纹波，拓宽了电压矢量选择的范围，同时提高了电机鲁棒性。     

混合七电平逆变器的变频调速PWM控制策略

该文提出了基于参考电压分解的多电平直接PWM算法,分析并给出了该直接PWM算法在混合七电平逆变器中的应用方法,给出了主逆变器及辅助逆变器开关频率与控制频率的关系;通过仿真对混合七电平逆变器的直流电压平衡问题进行了研究,得到了不会出现直流电压不平衡的PWM开关模式;分析并提出了一种适用于混合七电平逆变器的改进的死区效应补偿方法,研制了一台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机.实验结果验证了混合七电平直接PWM算法及改进的死区补偿方法的有效性和正确性.